Dynamique sédimentaire multiclasse : de l'étude des processus à la modélisation en Manche

Size graded sediment dynamics : from the processes characterization to the transport modelling in the English Channel

• Auteur / Autrice : Olivier Blanpain
• Direction : Robert Lafite
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Océanographie physique. Sédimentologie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Manche (mer)

Traitement d'images

Modèles mathématiques

Nappes de charriage

Sédiments marins

Sédiments (géologie) -- Transport

Sédiments (géologie)

Mots clés libres

Sédiments multiclasse

Morphodynamique

Mesures in-situ

Mesures en canal

Résumé

Ce travail a pour finalité la mise en place d'un modèle numérique de transport sédimentaire en Manche. La conception d'un tel modèle a nécessité l'identification des processus physiques, leur modélisation numérique et leur validation in-situ. Le domaine d'étude implique de modéliser le comportement mécanique d'un mélange hétérométrique de particules et particulièrement celui des grains fins au sein d'une matrice grossière. L'attention a été portée sur la caractérisation de ces processus par l'acquisition de données expérimentales et in-situ. Les données acquises dans des conditions hydro-sédimentaires comparables à celles rencontrées en Manche sont rares. Ainsi, un nouvel instrument et une méthode d'analyse d'images ont été spécifiquement conçus et mis en oeuvre in-situ dans le but d'observer et de quantifier la dynamique d'un mélange particulaire fortement hétérogène à l'échelle du grain et des fluctuations turbulentes. Les données obtenues ont été confrontées avec succès aux formulations existantes. Une d'entre elles a été choisie pour être adaptée. A partir de prélèvements stratigraphiques, la dynamique de transfert des particules fines dans un sédiment grossier et leur profondeur de pénétration ont pu être appréhendées. Le modèle de transport sédimentaire multiclasse multicouche, forcé par les vagues et les courants et prenant en compte le transport par charriage et en suspension a ainsi pu être appliqué à des scénarios réalistes en Manche.

The purpose of this work is the implementation of a sediment transport model in the English Channel. The design of such a model requires the identification of the physical processes, their modelling and their in-situ validation. Because of the sedimentary particularities of the study area, modelling of the mechanical behaviour of a non uniform mixture of sediments and particularly of the fine grains within a coarse matrix is required. This study focused on the characterization of the relevant processes by acquisition of experimental and in-situ data. Data acquired in hydro-sedimentary conditions comparable to those found in the English Channel are scarce. A new instrument and image processing technique were specifically conceived and implemented in-situ to observe and measure, with a high temporal resolution, the dynamics of a strongly heterogeneous mixture of particles in a grain-size scale. The data collected compared well with several existing formulations. One of these formulations was chosen to be adapted. The transfer dynamics of fine grains in coarse sediments and their depth of penetration were acquired from stratigraphic samples. The sediment transport model deals with multisize grains and multi sedimentary layers, it is forced by swell and currents, and accounts for beadload and suspended load transports. It was applied to realistic scenarios for the English Channel.