Rôles de l'hétérogénéité des sédiments de fond et des interactions houle-courant sur l'hydrodynamique et la dynamique sédimentaire en zone subtidale : applications en Manche orientale et à la pointe de la Bretagne

Effects of the heterogeneity of bottom sediments and wave-current interaction on subtidal hydrodynamics and sediment transport : applications to the eastern English Channel and off Brittany

• Auteur / Autrice : Nicolas Guillou
• Direction : Georges Chapalain
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Atlantique (océan ; nord-est)

Sédiments (géologie)

Hydrodynamique

Mots clés libres

Manche

Détroit du Pas-de-Calais

Mer d'Iroise

Baie de Douarnenez

Subtidale

Houle

Marée

Vent

Concentration de sédiment en suspension

Hétérogénéité spatiale

Modélisation

Coherens

Swan

Interaction houle-courant

Transport sédimentaire multiclasse

Sédiments non-cohésifs

Suspension

Charriage

Masquage-exposition

Rides

Banc en drapeau

Résumé

Les processus hydrodynamiques et sédimentaires subtidaux sont étudiés en Manche au niveau du détroit du Pas-de-Calais et de son littoral méridional, et de la Mer d’Iroise et de la Baie de Douarnenez, à travers diverses modalités d’influence de l’hétérogénéité spatiale des sédiments de fond, de la houle via son interaction avec le courant en couche limite de fond et du vent. Une procédure nouvelle d’interpolation spatiale des distributions granulométriques permet de respecter l’hétérogénéité du substrat. L’approche méthodologique combine et confronte mesures de terrain et modélisation numérique. La modélisation, couplant des codes de circulation 3D (COHERENS) et de propagation de houle (SWAN), incorpore des modules de transport sédimentaire non-cohésif multiclasse, un module spécifique d’interaction houle-courant et diverses paramétrisations liées aux rides sableuses de fond (géométrie, coefficient de frottement), ainsi qu’un calcul optimisé du dépôt à l’interface eau-sédiment. La comparaison de prédictions numériques aux mesures recueillies le long du littoral méridional du détroit du Pas-de-Calais montre les interactions entre la bande littorale de sables fins envasés et la variabilité spatio-temporelle de l’hydrodynamique en conditions de courant de marée seul et superposé à une houle de Nord. La modélisation est ensuite appliquée à l’ensemble de la Manche orientale et centrale. En Baie de Douarnenez, l’analyse locale débouche sur une modélisation des influences respectives des courants de marée seuls, dune houle de tempête superposée aux courants de marée et du vent. Enfin, une étude théorique des effets d’un cap sur la formation des bancs en drapeau est présentée.

Hydrodynamic and sedimentary processes are studied in the English channel, particularly in the southern Dover Straits, and in the Sea of Iroise and the bay of Douarnenez, with emphasis on the effects of spatial heterogeneity of bottom sediments, surface gravity waves via their interaction with current in the bottom boundary layer and wind. The heterogeneity of bottom sediments is ensured through the use of a new spatial interpolation procedure of granulometric distribution. The methodological approach combines and compares field measurements with numerical modelling. Modelling that couples 3D circulation model (COHERENS) and wave propagation model (SWAN), incorporates a set of non-cohesive polydispersive sediment transport equations, a bottom boundary layer wave-current interaction model and various parametrisations of bottom rippies (geometry, friction coefficient), and optimized computation of the near-bed deposition rate. Comparison of results with measurements in the Dover Straits highlight the interaction between the nearshore silty fine sands and the spatio-temporal variability of hydrodynamics under conditions of tide alone and in wind-generated surface gravity waves superimposed on tide. Modelling is then applied to the eastern and central English channel. In the bay of Douarnenez, the local analysis aims at the modelling of respective effects of tidal currents alone, stormy waves superimposed on tidal currents and wind. Finally, a theoretical study of headland-associated sand bank is performed.