Mesure acoustique passive du transport par charriage dans les rivières

L'analyse des variations spatio-temporelles du charriage est un element important pour la comprehension de la dynamique fluviale. Ce manuscrit presente les recherches realisees sur le developpement d'une methode de mesure du transport solide par acoustique passive. Un capteur de pression acoustique est utilise pour mesurer le bruit genere par le transport par charriage au fond du lit de la riviere. Cette methode originale a fait l'objet de quelques explorations durant les dernieres decennies, qui ont montre que la puissance et le contenu frequentiel du son genere dependaient de la granulometrie des materiaux et du flux solide. Mais les applications au milieu naturel sont restees tres limitees ; elles sont donc au centre de cette recherche.La premiere difficulte de la mesure est liee a l'existence de bruit environnant qui se superpose au bruit du charriage. Des mesures acoustiques ont ete realisees dans differentes typologie de rivieres, du torrent a la grande riviere navigable. A l'aide de ces differentes experiences et de la bibliographie, les elements du paysage acoustique d'une riviere sont identifies. Le paysage acoustique d'une riviere est compose par les processus hydrodynamiques que sont la turbulence, l'agitation de surface et le transport de sediment par charriage. Le charriage produit des bruits larges bandes, dans la partie haute du spectre et peut etre masque par les bruits de surface dans la region du kilohertz. Des outils de traitement du signal sont proposes afin de reperer les differentes dynamiques contenues dans le signal acoustique mesure.L'interpretation du signal ne peut etre faite sans une bonne comprehension des phenomenes de propagation des ondes acoustiques dans la riviere. On montre que la riviere se comporte comme un guide d'onde et une resolution de l'equation d'onde par une approche modale est proposee. On comprend alors que la propagation des ondes acoustiques est limitee par une frequence de coupure inversement proportionnelle a la hauteur d'eau. Les observations de terrain faites sur la variation du champ de pression acoustique dans la verticale sont bien reproduites par le modele d'un guide d'onde de Pekeris. Le modele est alors utilise pour montrer l'importance de la profondeur, de la constitution du fond de la riviere ou encore de la geometrie du canal sur la constitution du signal.Finalement, trois chroniques de signaux acoustiques enregistres dans des rivieres differentes sont analysees. Un descripteur est propose pour chaque chronique de signaux, en fonction des bruits ambiants presents dans l'environnement lors de la mesure. Ce descripteur acoustique est confronte a des mesures comparatives du charriage et de bonnes correlations sont observee. Elles montrent que la mesure hydrophone permet d'identifier la phase de l'initiation du transport par charriage et qu'elle est integrative du transport sur une surface importante de la riviere. Ces experiences confirment la simplicite de mise en œuvre de la methode et precisent les limites d'utilisation de l'acoustique passive, particulierement pour les rivieres a fortes pentes. Elles confirment egalement la validite des methodes d'analyse du signal qui ont ete utilisees et le besoin de mesures comparatives du milieu pour interpreter le signal.