Concentration des s´ediments ` a la sortie du banc

Pour s’affranchir de la largeur du banc et de la variation du d´ebit, on normalise les concen-trations de s´ediments `a l’exutoire par la largeur du banc et le d´ebit moyen en sortie du banc.

L’unit´e sera donc le milligramme de s´ediments par m`etre de largeur et litre d’eau (mg l⁻¹m⁻¹).

Dans l’ensemble, les r´esultats montrent une bonne r´ep´etabilit´e des exp´eriences (figures 4.14 et 4.15).

Dans la premi`ere s´erie, la concentration de s´ediments `a la sortie des exp´eriences avec pluie est stationnaire pendant la dur´ee de l’apport (figures 4.14). Quant aux exp´eriences sans pluie, on observe une l´eg`ere baisse constante. Dans tous les cas, apr`es l’apport, cette concentration d´ecroˆıt tr`es rapidement, ce qui confirme que l’´ecoulement n’a pas la capacit´e de d´etacher les particules ayant s´ediment´e au fond du banc. D’autre part, les concentrations de s´ediments recueillies dans les exp´eriences sans pluie sont toujours sup´erieures `a celles des exp´eriences avec pluie.

La quatri`eme exp´erience avec pluie (P<sub>175</sub><sup>1</sup> 4), o`u l’apport en s´ediments dure plus longtemps que la pluie, montre bien qu’en pr´esence de la pluie, il y a moins de s´ediments qui sortent.

L’arrˆet de la pluie dans cette exp´erience provoque un pic de concentration `a la sortie qui se stabilise par la suite et d´ecroˆıt apr`es l’arrˆet de l’apport. Par cons´equent la pluie de 175 mm h⁻¹ a tendance `a acc´el´erer la s´edimentation des particules au fond du banc. La diff´erence relative est en moyenne de 40 % entre lesSP¹ et lesP₁₇₅¹ de cette s´erie.

La deuxi`eme s´erie confirme qu’en pr´esence de pluie, la concentration de s´ediments `a la sortie est inf´erieure `a celle des exp´eriences sans la pluie (figure 4.15). Une l´eg`ere baisse de concentration est aussi observ´ee pour les cas sans pluie SP²1 etSP²2. Les exp´eriences avec pluie P₁₃²1 et P₃₅²1 montrent une concentration stationnaire pendant l’apport en s´ediments, tandis que pour la P₅₀²1 et la P₅₀²2 les concentrations ne semblent pas ˆetre tout `a fait `a l’´equilibre et montrent une l´eg`ere hausse vers la fin de l’apport en s´ediments. De plus, cette s´erie d’exp´eriences met en ´evidence que l’effet de la pluie n’est pas lin´eaire. En effet, la pluie de 13 mm h<sup>−1</sup> a provoqu´e plus d’effet que les pluies de 50 mm h<sup>−1</sup> et 35 mm h<sup>−1</sup>. Ces deux derni`eres pluies ont des effets similaires, ce qui ´evoque un effet seuil de la pluie. Les diff´erences relatives entre lesSP²et les exp´eriences avec pluie sont respectivement de 33 % pour lesP₁₃²1, de 22 % pour laP₃₅²1 et de 21 % pour les P₅₀² (tableau 4.7). Par ailleurs, les r´esultats de cette

Avant Pluie Avec Pluie Après Pluie

(a)

Avant Pluie Avec Pluie Après Pluie

(b)

Avant Pluie Avec Pluie Après Pluie

(c)

Avant Pluie Avec Pluie Après Pluie

(d)

Figure 4.13 – Variation de la moyenne du d´ebit en sortie du banc d’essai pour les quatre exp´eriences avec pluie de la premi`ere s´erie, (a)P₁₇₅¹ 1 (b) P₁₇₅¹ 2 (c)P₁₇₅¹ 3 (d)P₁₇₅¹ 4.

SP¹1 SP¹2 SP¹3 P¹ 1

175

P¹ 2

175

P¹ 3

175

P¹ 4

175

Figure 4.14 – Concentration de s´ediments recueillis `a la sortie du banc d’essai pour la premi`ere s´erie d’exp´eriences.

SP²1 SP²2 P²1

50

P²2

50

P²1

35

P²1

13

Figure 4.15 – Concentration de s´ediments recueillis `a la sortie du banc d’essai pour la deuxi`eme s´erie d’exp´eriences.

s´erie d’exp´eriences ne peuvent pas ˆetre compar´es directement `a ceux de la premi`ere s´erie parce que la distance de l’apport en s´ediments est diff´erente.

Table 4.7 – Diff´erences relatives de concentration de s´ediments `a l’exutoire entre les exp´eriences sans pluie et celles avec pluie de la deuxi`eme s´erie d’exp´eriences

Exp´eriences P₁₃²1 P₃₅²1 P₅₀² Nombre de r´ep´etition 1 1 2 Diff´erences relatives (%) 33 22 21

Pour confirmer qu’il existe un r´eel effet de la pluie, on utilise des tests statistiques de comparaison pendant la dur´ee de l’apport en s´ediments. Ces tests sont r´ealis´es uniquement pour la premi`ere s´erie d’exp´eriences parce qu’elle pr´esente plus de r´ep´etitions. Chacune de ces exp´eriences est repr´esent´ee par sa moyenne temporelle de concentration. On compare donc deux groupes de trois individus dont le premier est compos´e des moyennes des exp´eriences sans pluie (SP<sup>1</sup>1, SP<sup>1</sup>2, SP<sup>1</sup>3) et le deuxi`eme de celle des exp´eriences avec pluie (P₁₇₅¹ 1, P₁₇₅¹ 2,P₁₇₅¹ 3). Sous l’hypoth`ese que ces groupes suivent une loi normale, on utilise le test de Student qui donne une probabilit´e associ´ee d’environ 0.25 %. En consid´erant un seuil de 5 % (c’est `a dire qu’on a 5 % de chance de se tromper), la valeur de la probabilit´e est nettement inf´erieure `a notre seuil, ce qui montre que les deux moyennes diff`erent significativement. Ce test confirme, de plus, que la moyenne des exp´eriences sans pluie est sup´erieure `a celle des exp´eriences avec pluie en donnant une probabilit´e associ´ee de l’ordre de 0.13 %. L’hypoth`ese de la loi normale n’´etant pas v´erifi´ee au vu du nombre de donn´ees limit´e, on applique en plus le test non param´etrique de Wilcoxon. Ce test fournit une probabilit´e associ´ee de 10 %, sup´erieure au seuil de 5 %. Le nombre de donn´ees ´etant restreint, ce test ne nous permet pas d’affirmer qu’il n’y a pas de diff´erence entre les exp´eriences avec et sans pluie. On notera aussi que, dans toutes les exp´eriences, l’influence de la pluie est sous-estim´ee vu que l’apport en s´ediments ne se fait pas juste `a l’entr´ee de la zone exp´erimentale, mais `a une distance d de celle-ci (voir section 4.2.3.1).