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Rapport entre la réflectance laser et les variations de densité sédimentaire mesurées par CT-scan en milieu côtier contrôlé par l'action de la houle.

Pilote, Constant (2013). Rapport entre la réflectance laser et les variations de densité sédimentaire mesurées par CT-scan en milieu côtier contrôlé par l'action de la houle. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 190 p.

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Résumé

Cette étude démontre l'intérêt d'utiliser la réflectance du laser de 532 nm pour l'observation des processus du transport sédimentaire en milieu côtier contrôlé par l'action de la houle. Un MAPLE (prototype de LiDAR) et un PlV (Particle Image Velocimeter) ont été utilisés durant la modélisation d'un épisode de houle sur une plage de sable d'Ottawa ayant une pente de 1/15 passée sous CT Scan. Des mesures conjointes de réflectance laser et de densité scan ont été prises et comparées aux fins de l'analyse. Les expériences avec le MAPLE ont démontré que la réflectance augmente linéairement en fonction de la concentration des sédiments en suspension dans un milieu profond (où le fond n'a pas d'influence). Dans un milieu peu profond, le fond a la plus grande incidence sur la réflectance. Dans ce cas, les résultats indiquent que plus le lit est dense, plus la réflectance est élevée. Pour un seuil de concentration de sédiments en suspension, la réflectance diminue à cause de l'atténuation dans ces derniers. Les expériences menées avec le PlV ont permis de traquer le mouvement orbital suivi par les sédiments en suspension lors du passage d'une vague. Les résultats démontrent que la surface du lit subit les mêmes phases d'intrusion, de migration et d'expulsion que celles observées dans le vortex entre les rides sous courant stationnaire. Au point de densité maximale dans le lit, ces phases sont moins bien définies à cause, notamment, de la moins grande pénétration de l'eau à ces profondeurs et d'un décalage entre le passage de la vague et l'observation des effets. Le PlV a aussi été utilisé pour quantifier la concentration de sédiments en suspension, mais la technique demande encore des améliorations. L'étude démontre que l'eau sous la vague et les sédiments en suspension qui s'y trouvent suivent un mouvement orbital semblable à celui du vortex entre les rides sous courant stationnaire, et que la réflectance laser de 532 nm est sensible aux variations de densité du fond ainsi qu'aux processus de transport sédimentaire par suspension dans la colonne d'eau.

Abstract

This study demonstrates the interest of using the 532 nm laser reflectance for the observation of sediment transport processes in coastal environment during a swell event. A MAPLE (LiDAR prototype) and a PlV (Particle Image Velocimeter) were used during a swell event modelling on an Ottawa sand beach of 1/15 slope passed under CT Scan. Simultaneous measurements of laser reflectance and CT Scan density were recorded for analysis. The experiments with MAPLE demonstrated that laser reflectance increases linearly with the suspended sediment concentration in deep environment (with no bottom influence). In shallow water, the bed has the greater effect on reflectance. In this case, results show that the more the bed is dense, the higher the reflectance is. At a critical suspended sediment concentration, the reflectance decreases due to attenuation. The experiments with the PlV allowed to map the orbital movement followed by the suspended sediments during the passage of the wave. Results show that the bed surface undergo the same phases of intrusion, migration, and expulsion as those observed in the vortex between ripples under steady current. At the maximum density point in the sediments, these phases are more difficult to observe because of the lesser water penetration at this depth and of a shift between wave passage and effects of this passage. The PlV has also been used to quantify the suspended sediment concentration, but the technique needs further improvements. This study demonstrates that water under the wave and suspended sediments in it follow an orbital movement similar to that in the vortex between ripples under a steady current. It also shows that 532 nm laser reflectance is sensitive to the density variations of the bedload and to suspended sediment transport processes in the water column.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Long, Bernard
Mots-clés libres: réflectance laser; sédiment; corrélation; rapport; champ de rides; houle; CT-scan
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 25 févr. 2014 22:42
Dernière modification: 16 mars 2016 20:13
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2073

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