Auteur moral

Université de technologie (Compiègne, Oise) ;Centre d'études techniques maritimes et fluviales (France) ;France. Ministère de l'équipement. Direction de la recherche et des affaires scientifiques et techniques

Auteur secondaire

Résumé

Les structures morphologiques (barres littorales, baînes, bancs, dunes, rides), présentes sur les fonds sableux des régions littorales et côtières, modifient le champ hydrodynamique et conduisent au déferlement de la houle et sa transformation. Le déferlement et la transformation de la houle agissent sur le flux de sédiments transportés et sur l'évolution des structures sous-marines et modifient le profil d'une plage. Cette étude vise à l'analyse et la modélisation des processus hydrodynamiques et sédimentaires qui sont à l'origine de la formation de ces structures (barres) et de leur évolution, dans la perspective de l'amélioration de la prévision par la mise en place d'une version tridimensionnelle du modèle numérique REFLUX. Ces barres sont reconnues comme un moyen de protection du trait de côte car dissipant l'énergie des vagues. Elles constituent également des réservoirs sableux selon des relations qu'il faut encore déterminer. Les auteurs se sont donc intéressés plus spécifiquement au cas des plages à barres, morphologies courantes sur les littoraux sableux : est recherché, à terme, à comprendre et reproduire l'hydrodynamique et la morphodynamique de plages microtidales à barres sous agitation modérée. Dans le but de représenter précisément leur hydrodynamique, depuis la zone de shoaling jusqu'à la zone de swash, il est fait appel au modèle numérique REFLUX 2DV, développé au sein de l'UTC-Laboratoire Roberval (Meftah K. (1998), et en collaboration avec le CETMEF. Ce modèle de type Boussinesq étendu, adopte une approche mixte dite h-s. Cette approche permet d'exprimer la composante verticale de la vitesse sous forme d'une série de polynômes de Legendre, dépendant uniquement de z, et la vitesse horizontale sera calculée par le modèle par discrétisation en éléments finis. Outre sa faculté à reproduire le profil vertical de vitesse lorsqu'on augmente le nombre N de fonctions de la base choisie, cette décomposition analytique permet d'améliorer implicitement la relation de dispersion linéaire du modèle et de reproduire avec une grande précision les processus de propagation de vagues sur une plus grande gamme de profondeurs que le modèle mathématique classique de Boussinesq. Le modèle développé a été tout d'abord validé par un cas test mené en canal par Dinguemans (1994) (houle monochromatique se propageant au-dessus d'une barre trapézoïdale asymétrique posée sur un fond plat), ensuite testé sur le cas d'évolution bathymétrique d'un profil de plage. La bonne concordance des résultats numériques et expérimentaux permettent de juger de la pertinence du modèle développé. Pour traiter le déferlement, le concept du rouleau de surface (Surface Roller Concept) est implémenté et validé quant à lui par le cas-test proposé par Cox (2000). Le modèle est ensuite couplé à un modèle de transport sédimentaire utilisant la formule de transport de Bailard. Une réactualisation du fond assure enfin la dernière étape de la boucle morphodynamique. Le couplage hydro-sédimentaire est validé sur un cas test expérimental (Dette, 2002) qui permet de comparer simulations et mesures bathymétriques au cours de la formation puis la migration de barres sur un profil de plage testé en canal. Les résultats des simulations montrent bien la création de deux barres. Le maximum relatif de la vitesse offshore au dessus de chacune d'elle est en accord avec leur migration vers le large observée en canal. Cependant, les résultats restent plus qualitatifs que quantitatifs, le modèle montrant une tendance à l'émoussement lors de la migration des barres. Une application de ce couplage hydrosédimentaire du modèle Reflux2D sur un cas réel (la plage de Rousty en Camargue) a été effectuée. Cette plage à barres, a fait l'objet de suivis des évolutions bathymétriques précis ainsi que du climat de houle, de vent et de niveaux d'eau (les mesures sont collectées au cours du programme LITEAU 1). Les faibles variations longitudinales de la plage en font un site idéal pour utiliser un modèle 2DV et les relevés dont les auteurs disposent encadrent une série de tempêtes à l'origine d'une situation manifestement érosive qu'ils cherchent à reproduire. Les simulations de la morphodynamique de la plage débutent seulement mais les résultats préliminaires montrent la capacité du couplage modèle hydrodynamique- modèle de transport à déplacer les structures sous-marines. PERSPECTIVES - La modélisation de la morphodynamique des plages pose de nombreux défis numériques liés à la fois au processus du déferlement, au traitement des hétérogénéités (obstacle sous-marin, morphologie du fond, etc.) et au suivi de frontières libres dans la zone de swash (bancs couvrants et découvrants). En effet, le déferlement crée des discontinuités de la solution et génère de forts gradients, qui conduisent aux instabilités des modèles numériques. Sur le plan numérique les actions suivantes sont envisagées afin d'améliorer la qualité de la solution calculée : - Implémentation de schémas numériques, basés sur le concept de la Variation Totale Décroissante (TVD), pour traiter la dispersion de la hauteur de la houle dans les régions de déferlement. - amélioration des frontières mobiles notamment dans la zone du swash, pour contrôler l'instabilité de la solution, - reformulation du processus de déferlement, car il joue un rôle principal dans la formation des barres.

Descripteur Urbamet

analyse ;modèle ;mer ;plage

Descripteur écoplanete

Thème

Méthodes - Techniques ;Ressources - Nuisances