Dynamique des sédiments fins en Baie du Mont Saint-Michel simulation des turbidités sous l action des marées et des vagues

Transcription

1 Dynamique des sédiments fins en Baie du Mont Saint-Michel simulation des turbidités sous l action des marées et des vagues Florence Cayocca Franck Dumas Philippe Bassoullet Pierre Le Hir IFREMER

2 Sujets abordés Vagues en Baie du Mont Saint-Michel Simulation Validation analyse Dynamique sédimentaire Principes du modèle Suspensions Influences respectives de la marée et des vagues sur les érosions-dépôts Influences respectives de la marée et des vagues sur les flux

3 Simulation des vagues en Baie du Mont Saint-Michel WW3 Atlantique 28 S à 72 N 98W à 42 E Configuration SHOM Δx=0.5 Forçage vent ECMWF Stratégie: simulation réaliste sur les périodes où des mesures sont disponibles Nécessité de prendre en compte les houles générées en Atlantique Génération de conditions aux limites par emboîtement de modèles

4 1000 WW3 Gascogne 43 N à 52 N 11 W à 4 E Configuration SHOM Δx=0.1 Forçage vent ALADIN Prise en compte de la réfraction par les hauteurs d eau et par les courants de marée (issus de simulations par le modèle IFREMER MARS)

5 WW3 Manche Centrale 48.5 N à 51 N 3 W à 1 E Configuration SHOM Δx=0.025 Forçage vent ALADIN Modèles calibrés et validés par les mesures de la campagne EPEL du SHOM (Ardhuin, 2005)

6 DW1 Comparaison WW3 Manche Centrale / Mesure EPEL DW1 (Minquiers)

7 SWAN Conditions aux limites spectrales en 15 points le long de la frontière Emprise et maillage du modèle hydrodynamique SiAM (mailles de 200 à 500m) Réfraction par les courants et hauteurs issus de SiAM Forçage vent ALADIN

8 Hs (m) Comparaison des résultats sur les emprises GASCOGNE, MANCHE et BMSM

9 SAMPLE Comparaison SWAN mesures Hirel / SAMPLE

10 8 m.s -1 Relations entre les vagues et le vent Vent > 8 m.s -1 => Hs DW1 > 1.2 m.s -1

11 Vent SW Houle Atlantique WW3 GASCOGNE Hs (m)

12 Vent SW Houle Atlantique WW3 MANCHE Hs (m)

13 Vent SW Houle Atlantique SWAN Hs (m)

14 Vent NE Houle Atlantique WW3 GASCOGNE Hs (m)

15 Vent NE Houle Atlantique WW3 MANCHE Hs (m)

16 Vent NE Houle Atlantique SWAN Hs (m)

17 Vent N/NE Pas d influence Atlantique GASCOGNE Hs (m)

18 Vent N/NE Pas d influence Atlantique MANCHE Hs (m)

19 Vent N/NE Pas d influence Atlantique SWAN Hs (m)

20 Relations entre les vagues sur l estran et le vent Localement (à l échelle de la Baie), Vent de secteur est => plus de vagues à l ouest Vent de secteur ouest => plus de vagues à l est Cancale Hermelles

21 Conclusion Hiver : régimes de sud-ouest fréquents avec vents > 8 m.s -1 et Hs Minquiers > 1.2 m Situations avec houle atlantique et vent de nord-est Eté Régimes de nord-ouest à nord-est dominants vents < 8 m.s-1 Quel que soit le régime de vagues : Vent de secteur Est => vagues plus fortes à l ouest Vent de secteur Ouest => vagues plus fortes à l est

22 Tension totale max (mars 2003) N.m -2 sans vagues

23 Tension totale max (mars 2003) N.m -2 avec vagues z0w = 10-4 m

24 Paramètres modélisation sédimentaire 1 classe sédimentaire vase Répartition initiale dans les zones de vase et sable envasé concentration initiale au fond:800 à 900 kg.m -3 Répartition initiale de vase Comportement sédimentaire tangue (forte teneur en carbonates => tassement exceptionnellement rapide- Migniot 1989) Loi d érosion : Parthéniadès τ cr = f(concentration du fond) ( N.m -2 ) Essais Migniot et érodimétrie Le Hir(2005) Flux d érosion : Le Hir(2005) ( kg. m -2 ) w s =f(concentration dans l eau) ( m.s -1 ) D après A. Ehrhold (2003). Carte sédimentologique de la Pointe du Grouin à la Pointe d Agon Abords du Mont Saint-Michel, 7156G, éch. 1/48 800, Ed. EPSHOM.

25 tension totale (N.m -2 ) Comparaison modèle-mesure MES concentration (g.l -1 ) Mesure SAMPLE tension totale (N.m -2 ) Modèle avec vagues concentration (g.l -1 )

26 Hirel Épaisseur de sédiment (m) sans vagues avec vagues Hauteur d eau (m) Hs Minquiers (m)

27 Hirel Épaisseur de sédiment (m) sans vagues avec vagues Hauteur d eau (m) Hs Minquiers (m)

28 Cancale sans vagues avec vagues Épaisseur de sédiment (m) Hauteur d eau (m) Hs Minquiers (m)

29 Cancale sans vagues avec vagues Épaisseur de sédiment (m) Hauteur d eau (m) Hs Minquiers (m)

30 Flux ouest-est Hirel (cumulé) sans vagues i.e. flux vers l ouest Flux x (kg.m -1.s -1 ) avec vagues Flux x (kg.m -1.s -1 ) Hauteur d eau (m) Hs (m)

31 Flux ouest-est Hirel (cumulé) sans vagues i.e. flux vers l ouest Flux x (kg.m -1.s -1 ) avec vagues Flux x (kg.m -1.s -1 ) Hauteur d eau (m) Hs (m)

32 Flux ouest-est Hirel (cumulé) sans vagues i.e. flux vers l ouest Flux x (kg.m -1.s -1 ) avec vagues Flux x (kg.m -1.s -1 ) Hauteur d eau (m) Direction du vent

33 Flux ouest-est Cancale (cumulé) sans vagues i.e. flux vers l ouest Flux x (kg.m -1.s -1 ) avec vagues Flux x (kg.m -1.s -1 ) Hauteur d eau (m) Hs (m)

34 Flux ouest-est Cancale (cumulé) sans vagues i.e. flux vers l ouest Flux x (kg.m -1.s -1 ) avec vagues Flux x (kg.m -1.s -1 ) Hauteur d eau (m) Hs (m)

35 Conclusion Érosion/dépôts Flux Cancale : Cancale et Hirel: Tendance au dépôt sous l action de la marée en vive eau Érosions lors des tempêtes Récupération rapide Marée : flux vers l ouest (onshore) Vagues : flux vers l est (offshore) Hirel : Marée : flux vers l ouest Vent d est : flux vers l ouest accentué Vagues : augmentation du flux, direction variable

36 Conclusion générale Simulation des vagues : améliorer la génération par le vent Simulation des courants : bons résultats, validés par les mesures Simulation des mouvements sédimentaires Forte influence des vagues frottement sur le fond à estimer à partir de mesures près du fond Calibration du modèle à faire avec l éclairage de l intégralité des données Évolution du modèle pour prendre en compte l hétérogénéité des sédiments