| Caractéristiques phénoménologiques | Caractéristiques mécaniques | |
|---|---|---|
| Charriage | Transport de particules dont la taille maximale correspond environ à la hauteur d’écoulement. Limité en général à des pentes de quelques dixièmes de % à quelques %. | Ecoulement « biphasique » : séparation nette entre les phases liquides et solides dont les vitesses sont différentes. Concentration solide inférieure à 30 % en volume. |
| Lave torrentielle | Ecoulement en masse avec zone de dépôt nette sur le cône de déjection. Formes de dépôt particulières : bourrelets latéraux, lobes frontaux. Capacité de transport de très gros blocs (plusieurs dizaines de m3 parfois). | Ecoulement « monophasique » : les phases solides et liquides vont à la même vitesse. Concentration solide supérieure à 60 % en moyenne. Comportement mécanique de type fluide visqueux non-newtonien. |
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Le charriage
Dans le charriage, les particules solides sont mises en mouvement principalement par la force qu’exerce sur eux l’écoulement liquide. On peut donc définir un seuil de début de transport, correspondant au débit d’eau minimal nécessaire pour commencer à déplacer les grains. Il est alors possible de quantifier l’intensité du charriage à partir du rapport entre le débit d’eau actuel et ce seuil de début de transport.
Pour un débit liquide qui n’est que faiblement supérieur au seuil de transport, on parle de charriage partiel. Seuls les matériaux les plus fins en surface du lit sont affectés par le transport. Dans ce régime, il n’y a pas de relation univoque entre débit liquide et débit solide transporté. On observe fréquemment une régulation spontanée entre l’écoulement liquide et le transport solide qui aboutit à fixer la vitesse liquide, en moyenne, à une valeur qui ne dépend que de l’épaisseur de l’écoulement. Cependant, il n’est pas possible en général d’en déduire la valeur du débit solide transporté. Ce régime de transport est également associé à des phénomènes complexes de tri granulométrique, ainsi qu’à l’apparition de structures morphologiques dans le lit : pavage (imbrication des éléments grossiers à la surface du lit), dunes, antidunes… La sélection de ces structures dépend essentiellement des caractéristiques de l’écoulement (notamment de son confinement latéral). En fin de crue, le lit torrentiel présente ainsi une grande variété de formes imbriquées les unes dans les autres.
Pour un débit liquide nettement supérieur au seuil de transport, on parle de charriage hyperconcentré. Ce régime se traduit par la mobilité de toutes les classes granulométriques, et aboutit à la destruction des structures morphologiques qui pouvaient être formées par les crues précédentes. En outre, ce régime est caractérisé par une forte corrélation entre débits liquides et débits solides : ces deux quantités sont à peu près proportionnelles entre elles. Différents auteurs ont ainsi établi des formules reliant débits solides et liquides en tenant compte de la pente, de la granulométrie des sédiments,… D’un point de vue opérationnel, il est donc possible d’estimer, connaissant les caractéristiques de la lame d’eau, les volumes de sédiments susceptibles d’arriver sur le cône de déjection et d’affecter les enjeux. Il convient toutefois de noter que toutes ces formules expriment en fait la capacité maximale de transport, laquelle n’est atteinte que lorsque suffisamment de sédiments mobilisables sont disponibles. Elles sont donc susceptibles de surévaluer significativement le transport solide effectif.
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Les laves torrentielles
Les laves torrentielles sont une forme extrême de transport solide qui, dans le détail, reste encore relativement mal comprise. L’écoulement, très transitoire, se produit sous forme de bouffées successives. Ces bouffées, d’aspect monophasique, sont constituées par un mélange intime d’eau et de particules solides de toutes tailles, depuis des argiles jusqu'à des blocs de taille métrique. L’allure typique d’une telle bouffée est représentée sur la figure suivante. Le front présente souvent un aspect plutôt granulaire, alors que le corps est plus boueux. L’épaisseur de la bouffée au front est en général de quelques mètres, et les vitesses d’écoulement de l’ordre de quelques m/s (occasionnellement jusqu’à 30 m/s). Le volume total de sédiments transportés par un seul évènement est très variable, mais atteint fréquemment plusieurs dizaines de milliers de m3.
Dans la majorité des cas, les laves torrentielles se forment après des précipitations soutenues ayant duré plusieurs jours et à l’occasion d’une pluie intense (orage). Cependant, on sait encore relativement peu de choses sur les mécanismes aboutissant à leur génération. Seuls certains bassins versants torrentiels, caractérisés en général par des processus d’érosion très intenses, produisent fréquemment des laves. Dans certains cas, celles-ci se forment par accélération brutale (fluidification) d’un glissement de terrain préexistant. Dans d’autres cas, elles naissent à la faveur d’un ruissellement important sur tout le bassin de réception et à même d’apporter de très grandes quantités de matériaux solides dans le lit. Une fois formées, les laves peuvent ensuite « s’engraisser » dans le chenal, par reprise de matériaux dans le lit (affouillement) et rupture de berges.
