Oxalia, une chaire pour étudier le transport des sédiments

Julien Chauchat, maître de conférences à Grenoble INP – Ense3, UGA et chercheur au LEGI*, est titulaire de la nouvelle chaire d’excellence industrielle de la Fondation Grenoble INP avec Artelia.

Après un DEA à l’école centrale de Nantes dont il sort diplômé en 2001, Julien Chauchat enchaîne sur une thèse à l’université de Caen, sur la modélisation du transport de sédiments en milieux estuarien et côtier. S’ensuit un post doctorat à l’université d’Aix-Marseille, puis en 2009 un poste d’enseignant-chercheur au LEGI à Grenoble, où il poursuit son travail sur le transport de sédiments. Julien Chauchat a également fait une visite de longue durée aux USA en 2015-2016 à l’université du Delaware, dans l’un des plus grands centres mondiaux d’ingénierie côtière.

Pourquoi avoir choisi ce secteur de recherche ? « Certains événements climatiques ont un impact sur l’évolution des paysages, sur la géomorphologie des rivières, la morphologie côtière, mais aussi sur les infrastructures, les ponts, les routes, les maisons, explique le chercheur. Ce qui me motive c’est de comprendre la dynamique des milieux naturels qui nous entourent, les modéliser pour in-fine mieux prédire leurs évolutions et construire des infrastructures plus pérennes en réduisant les risques matériels et humains » Le LEGI participe par exemple à un projet de R&D sur les d’éoliennes offshore en collaboration avec France Energies Marines.

L’affouillement au cœur des préoccupations de la nouvelle chaire

Depuis 2015, le laboratoire collabore également avec Artelia, groupe international multidisciplinaire de conseil, d’ingénierie et de management de projet intervenant dans les secteurs du bâtiment, des infrastructures, de l'eau, de l'industrie et de l’environnement. Souhaitant intensifier ses activités de recherche, le groupe est depuis peu à l’initiative d’une chaire d’excellence industrielle avec le laboratoire pour étudier les problématiques d’affouillement, c’est-à-dire le creusement du sol dû aux perturbations des courants du fait d’un obstacle naturel ou artificiel. « Ce phénomène est, par exemple, responsable de la majorité des effondrements de ponts dans le monde, indique Julien Chauchat. Les enjeux stratégiques et économiques sont énormes. »

Outre l’affouillement, la chaire Oxalia portera également sur la modélisation morphodynamique côtière et l’évolution du trait de côte ainsi que sur l’entraînement d’air dans les écoulements à surface libre (ressauts hydrauliques, déversoirs de barrage, pompes). Dans tous ces problèmes, deux phases coexistent l’eau et les particules solides (les sédiments), ou l’eau et l’air. « La présence de ces deux phases (Liquide + Solide et Liquide + gaz) peuvent modifier le comportement du système à grande échelle. Et prendre le phénomène en compte dans les problèmes d’ingénierie sur les structures hydrauliques, les barrages etc. » Le but est d’améliorer la capacité prédictive des modèles opérationnels d’ingénierie sur la base d’une approche physique. « Dans le but de jouer sur le design des structures elles-mêmes, pour éviter ce phénomène et augmenter les rendements, » précise Julien Chauchat.

Le problème est complexe : il faut en effet comprendre la physique d’un écoulement à l’échelle de plusieurs dizaines voire centaines de mètres, dans lequel des inclusions de quelques centaines de microns seulement jouent un rôle. Pour simplifier les calculs, les scientifiques modélisent ce qui se passe aux petites échelles, et remontent jusqu’aux grandes échelles par l’intermédiaire de modèles en « boites imbriquées » les unes dans les autres. La création de la chaire Oxalia étant signée depuis le 1er décembre 2021, les travaux de recherche devraient commencer au printemps. L’expérimentation jouera ensuite un rôle majeur pour valider les modèles. Le LEGI dispose pour cela d’équipements de pointe tels qu’un canal à houle, un canal à pente variable, ou encore la cuve Coriolis. Quant à Artelia, le groupe bénéficie d’un laboratoire d’essai hydraulique[i] de renommée mondiale à Pont-de-Claix.

*CNRS, Grenoble INP - UGA, UGA

Site web du laboratoire Hydraulique ARTELIA