Laboratoire d’Hydraulique et d’Hydro-morphologie (HHLab)

Le Laboratoire d’Hydraulique et d’Hydro-morphologie (HHLab) est une plate-forme expérimentale de 350 m² comprenant trois modèles physiques (construits et équipés entre 2013 et 2017). Cette plate-forme est dédiée à l’étude des processus associés aux écoulements en rivière et en milieu fortement anthropisé.

Il comprend :

dont les caractéristiques sont détaillées ci-après:

Caractéristiques techniques

Canal large Canal inclinable MURI
Longueur utile 18 m 18 m 5.4 m
Largeur 3 m 1 m 3.8 m
Profondeur 80 cm 80 cm 15 cm
Entrée 3 réservoirs d’alimentation indépendants 1 réservoir d’alimentation De 1 à 9 cuves d’alimentation
Débit maximal 300 L.s-1

(75 L.s-1  + 150 L.s-1  + 75 L.s-1)

150 L.s-1 50 L.s-1 réparti sur 1 à 9 entrées
Sortie 3 seuils minces réglables 1 seuil mince réglable De 1 à 9 cuves de sortie avec seuils réglables
Pente maximale 1/1000 5/100 5/100 en long et en travers

Alimentation en eau et en sédiments

Le canal large et le canal inclinable sont équipés d’un système d’alimentation avec trois différents modes d’utilisation :

  • Ils peuvent être alimentés en eau claire via une tour de régulation à charge constante. L’eau circule alors en circuit fermé via une cuve souterraine.
  • Ils peuvent être alimentés en eau chargée en sédiments en suspension (granulométrie < 1 mm) en circuit fermé également. La circulation s’effectuera dans ce cas via une cuve souterraine plus petite, équipée d’un agitateur pour homogénéiser la concentration en sédiments.
  • Enfin, il est possible, de travailler en circuit ouvert pour des sédiments plus grossiers. Les canaux sont alimentés en eau claire par la tour de régulation et en sédiments sec par une trémie. A la sortie, l’eau est dirigée vers une cuve souterraine où les sédiments se déposent, puis elle se déverse à nouveau vers la cuve d’eau claire.

Le schéma ci-dessous illustre ces trois modes d’utilisation.

Instrumentation

Plusieurs capteurs sont utilisés :

  • Mesure de hauteur d’eau par capteurs ultrasons,
  • Mesure de débit par débitmètre électromagnétique en entrée du canal,
  • Mesure de vitesse par vélocimètre acoustique Doppler (3 Vectrino Nortek & 1 vectrino profiler) , par PIV laser (imagerie de particules, système LA VISION) ou LS-PIV (vitesses de surface),
  • Mesure de la topographie du fond par scanner 2D (résolution submillimétrique, Scan Control 2900-100),
  • Prise d’images.

Sur chacune des installations, ces capteurs sont fixés sur un rail motorisé permettant leur déplacement.

Sujets de recherche

Ces installations sont mises à profit afin d’explorer plusieurs sujets de recherche dont les suivants :

Publications

Thèses – HdR

Articles

  1. CHATELAIN, M., PROUST, S. – 2021 – Open-channel flows through emergent rigid vegetation: effects of bed roughness and shallowness on the flow structure and surface waves. » Physics of fluids 33(10). doi: 10.1063/5.0063288
  2. MEJIA-MORALES, M.A., MIGNOT, E., PAQUIER, A., SIGAUD, D., PROUST, S. – 2021. Impact of the porosity of an urban block on the flood risk assessment: a laboratory experiment. Journal of Hydrology.
    https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2021.126715
  3.  CHIBANE, T.,  PAQUIER, A., BENMAMAR, S.  – 2021. Experimental study of the flow patterns in a street during drainage or overflow to or from drains.  Urban Water Journal. DOI: 10.1080/1573062X.2021.1913612
  4.  OUKACINE, M.,  PROUST, S., LARRARTE, F., GOUTAL, N. – 2021. Experimental flows through an array of emerged or slightly submerged square cylinders over a rough bed. Scientific Data , Nature Publishing Group, 8 (1), 10.1038/s41597-020-00791-w.
  5.  CHATELAIN, M., PROUST, S. – 2020.  Non-uniform flows in a compound open-channel: assessment of a hybrid RANS-LES approach. Water Resources Research, vol. 56, e2020WR027054.  doi:10.1029/2020WR027054
  6. PROUST, S., NIKORA, V.I. – 2020.  Compound open-channel flows: Effects of transverse currents on the flow structure. Journal of Fluid Mechanics, 885, A24. doi:10.1017/jfm.2019.973
  7. CHETIBI, M., PROUST, S., BENMAMAR, S. – 2020. Transverse surface waves in steady uniform and non-uniform flows through emergent and weakly submerged square cylinders. Journal of Hydraulic Research, vol. 58, n°4. DOI: 10.1080/00221686.2019.1647885 
  8. PERRET, E., BERNI, C., CAMENEN, B. – 2020. How does the bed surface impact low-magnitude bedload transport over gravel-bed rivers? Earth Surface Processes & Landform. doi: 10.1002/esp.4792
  9. CHIBANE, T., PAQUIER, A., BENMAMAR, S. (2018)  – Coupled 1D/2D Hydraulic Simulation of the Model Muri. In: Gourbesville P., Cunge J., Caignaert G. (eds) Advances in Hydroinformatics. Springer Water. Springer, Singapore. https://doi.org/10.1007/978-981-10-7218-5_46
  10. PERRET, E., BERNI, C., CAMENEN, B., HERRERO, A., EL KADI ABDERREZZAK, K. – 2018. Transport of moderately sorted gravel at low bed shear stresses: The role of fine sediment infiltration. Earth Surface Processes and Landforms, vol. 43, n° 7, p. 1416-1430  
  11. BERNI, C., PERRET, E., CAMENEN, B. – 2018. Characteristic time of sediment transport decrease in static armour formation. Geomorphology, vol. 317, p. 1-9  
  12. PROUST, S., FERNANDES, J.N., LEAL, J.B., RIVIERE, N., PELTIER, Y. – 2017. Mixing layer and coherent structures in compound channel flows: effects of transverse flow, velocity ratio and vertical confinement . Water Resources Research, vol. 53, n° 4, p. 3387-3406.
  13. DUPUIS, V., PROUST, S., BERNI, C., PAQUIER, A. – 2017. Compound channel flow with a longitudinal transition in hydraulic roughness over the floodplains. Environmental Fluid Mechanics, vol. 17, n° 5, p. 903-928  
  14. DUPUIS, V., PROUST, S., BERNI, C., PAQUIER, A. – 2017. Mixing layer development in compound channel flows with submerged and emergent rigid vegetation over the floodplains. Experiments in Fluids, vol. 58, n° 30, 18 p.
  15. HERRERO, A., BERNI, C. – 2016. Sand infiltration into a gravel bed: a mathematical model. Water Resources Research, vol. 52, 14 p.  
  16. DUPUIS, V., PROUST, S., BERNI, C., PAQUIER, A. – 2016. Combined effects of bed friction and emergent cylinder drag in open channel flow. Environmental Fluid Mechanics, vol. 16, n° 6, p. 1173-1193

 

Canal large

Caractéristiques Le canal large à pente fixe (1.1/1000) est utilisé, selon la problématique étudiée : en configuration de lit composé (lit mineur central + deux plaines d’inondation contigües), 18 m x 3 m ou de lit simple (section rectangulaire), 18 m x 1 m Il est alimenté à l’amont par trois réservoirs indépendants de 1 m …

Canal à pente variable

Caractéristiques Le canal à pente variable (18m de long 1 m de large, pente variable de 0 à 5%)  peut être alimenté en eau claire (débit maximum de 150 L/s) ou en eau chargée (pour des sédiments inférieurs à 1mm, débit maximum de 110 L/s). Il dispose de plus d’une trémie pour alimenter le canal …

Maquette Urbaine pour l’étude des Risques d’Inondation (MURI)

Caractéristiques Le Modèle Urbain pour l’Étude du Risque d’Inondation (MURI) a été construit en 2017. C’est une plate-forme de 5.4 m x 3.8 m qui peut s’incliner de 0 to 5% dans les directions longitudinale et transversale. Elle est alimentée en eau par 3 cuves de tranquillisation amont, et est également équipé de 3 cuves …