Modélisation physique en canal à houle de la morphodynamique des plages sableuses

Physical modeling in a wave flume of morphodynamical sandy beaches

• Auteur / Autrice : Ala Saleh Salem
• Direction : François Marin, Armelle Jarno-Druaux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Le Havre

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sillage (dynamique des fluides)

Marées

Sédiments (géologie) -- Transport

Mots clés libres

Morphodynamique

Canal à houle

Migration de barre

Barre sableuse

Tri sédimentaire

Résumé

En fonction des conditions hydrodynamiques et sédimentologiques locales, différentes formes de profil de plage peuvent être observées à la surface de la Terre. Malgré de nombreuses études de terrain, en laboratoire et théorique nombreuses, les processus physiques qui régissent la morphodynamique de plage sont toujours mal connus. Ce travail porte sur la modélisation physique bien contrôlée de l'évolution morphologique des profils transversaux des plages sableuses, menée dans un canal de 10 m de long du LOMC. La plage est constituée d'un sable fin non cohésif, permettant de respecter les lois d'échelle et d'obtenir des plages expérimentales soumises à l’action de houle ou la combinaison houle-marée, en similitude avec des plages observées en nature. Pour un climat de houle donné, le concept de plage à l'équilibre morphologique est vérifié sur une large gamme (1,8 < omega < 5,0) de la classification de Masselink et Short (1993). Les profils bathymétriques de la plage dans les 3 directions ainsi que l’interaction surface-libre / profil de plage au voisinage de la zone de déferlement sont suivis avec une bonne résolution à l’aide deux méthodes optiques. Les positions des zones d’accrétion et d'érosion, et les volumes sédimentaires correspondants sont déduits de ces profils. La formation de barres sédimentaires d'avant-côte a été mise en évidence pour des climats de houle stationnaires. L'effet de la marée sur les profils plage a été abordé; Un lissage des profils a été observé. Une attention particulière a été portée sur le profil initial. Un profil initial sans barre peut induire une forte érosion de la partie supérieure de la plage et un décalage vers le large de la position de la barre. La migration des barres a été clairement établie lors des variations de cambrure de houle. L’émergence de profils à multibarres et l’importance de l’historique de la morphologie jusqu’au moment étudié ont été mises en évidence. L’étude de la répartition granulométrique le long de plage a été étudiée. Un tri en surface et en volume a été clairement mis en évidence. Les mécanismes du tri en volume sont directement liés à l’écoulement du fluide interstitiel dans la couche granulaire où les grains sont diversement mobilisés.

Various forms of beach profile may be found on the earth surface according to the local hydrodynamic and sedimentologic conditions. Despite numerous field, laboratory and theoretical studies, the physical processes which govern beach morphodynamics are still not well understood. This study investigates the physical modeling well controlled of morphological changes of cross-shore sand beach profiles carried out in the LOMC flume of 10m long. The beach consists of non-cohesive fine, to respect the laws of scale and to obtain experimental beaches subject to wave action or wave-tide combination, in similarity to the beaches observed in nature. For a given wave climate, The concept of equilibrium beach profile is verified on a wide range (1,8 < omega < 5,0) of the Masselink and Short (1993)’s classification. The beach bathymetrics profiles in the three directions and the interaction free surface / beach profile near the surf zone are followed with good resolution using two optical methods. The positions of the accretion and erosion zones, and the corresponding sand volumes are deduced from these profiles. Sedimentary bar formation is clearly demonstrated for steady wave climates. The effect of tide on beach profiles was then considered; a smoothing of the profiles was observed. A particular attention to the initial profile has been drawn, can induce in the case of an initial profile without bar, a stronger erosion of the upper part of the beach and a bar position shifted in the offshore direction. The migration of the bar was clearly established at the variation of the wave steepness. The emergence of multiple-barred profiles and the importance of the wave climate history for beach profiles are exhibited. The study of distribution size particle along the beach has been studied. A segregation of grains in surface and volume has been clearly demonstrated. The segregation mechanisms depend on the pore fluid flowing in a granular layer where grains of different sizes move differently.