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Morphodynamique de la zone de « swash » : étude en canal à houle par une méthode de stéréoscopie optique

5 mars 2014

Morphodynamique de la zone de « swash » : étude en canal à houle par une méthode de stéréoscopie optique

Jessica Astier Lundi 28 avril 2014 à 9h30, amphithéâtre Nougaro

sous réserve d’autorisation de soutenance par les rapporteurs

Résumé :
Ce travail porte sur l’étude de l’évolution morphologique dans la zone
de swash à haute résolution spatiale et temporelle afin de pouvoir
analyser l’influence de la houle. Cette étude s’appuie sur deux
campagnes de mesures menées dans le grand canal à houle CIEM
(Barcelone), l’une avec application d’un forçage aléatoire érosif de
type JONSWAP et l’autre avec application d’une série de forçages
bichromatiques. L’originalité de l’étude proposée ici consiste en
l’analyse, par une méthode de stéréoscopie optique, de l’évolution du
fond avec une excellente précision tout en quantifiant précisément
l’évolution des fronts d’eau sur une surface continue, la majorité des
techniques de mesure ne donnant en général accès qu’à des relevés
ponctuels dans cette zone.

La position du lit de sable est estimée avec une précision de quelques
centaines de µm. Sur des temps longs, le forçage JONSWAP érosif
engendre un recul global et quasi-homogène dans la zone de swash.
Cependant, cette évolution ne semble pas influencer la réponse
hydrodynamique qui reste similaire dans la zone de swash lorsque l’on
répète la série. Ceci a été confirmé dans le cas des forçages
bichromatiques, répétés sur des fonds différents. Au sein d’une série
d’un forçage aléatoire, différentes échelles de temps sont observées :
l’échelle gravitaire (période caractéristique du signal) et les ondes
infragravitaires (large gamme d’événements plus longs). Cette
coexistence de plusieurs échelles de temps a pu être associée à la
forte variabilité du profil de plage, notamment dans la direction
cross-shore. Le cas bichromatique montre quant à lui une convergence
du profil de plage vers un état qui ne dépendrait que du forçage en
entrée. L’interaction d’une seule onde infragravitaire avec l’onde
gravitaire ne peut donc pas être responsable de la variabilité du fond
observée avec le forçage aléatoire. En revanche, cette étude semble
confirmer la présence d’événements particuliers à l’origine d’une
forte modification du fond sableux. Le lien entre ces événements et
l’interaction entre des événements hydrodynamiques spécifiques et la
forme du fond n’est pas encore complètement établi. Enfin, pour le
forçage aléatoire la variabilité transverse induite par les ondes
courtes est forte alors qu’elle semble plus faible à l’échelle de
l’onde longue. Pour le forçage bichromatique, cette variabilité
transverse a également pu être observée mais son lien avec le forçage
reste encore à élucider.

Abstract :
This study investigates the morphological evolution in the swash zone
at high spatial and temporal resolution to be able to analyze the
swell influence. The study is here based on two measurement campaigns
in the large CIEM wave flume (Barcelona), using both a random erosive
JONSWAP and bichromatics forcing. The originality of the proposed
study lies on analysis, by an optical stereoscopic method, of bottom
evolution with a very good precision while getting an accurate
quantification of water fronts evolution on a continuous area, most of
the measurement techniques generally allowing only to obtain punctual
measurements in this area.

The sand bed position is estimated with an accuracy of a few hundred
µm. Over long periods, erosive JONSWAP forcing generates an overall
and almost homogeneous backward movement in the swash area. However,
this trend does not appear to influence the hydrodynamics response
that remains similar in the swash area when the series is repeated.
This was confirmed in the bichromatic forcings case, repeated on
different bottoms. During a random forcing series, different time
scales are observed : the gravity scale (characteristic period of the
signal) and infragravity waves (wide range of longer events). This
coexistence of several time scales could be associated with the
observation of a strong variability of the beach profile, especially
in the cross-shore direction. The bichromatic case shows meanwhile
convergence of beach profile to a state that would depend only on
forcing conditions. The interaction of a single infragravity wave with
the gravitational wave can therefore not be responsible for the
observed bottom variability with the random forcing. In contrast, the
present study seems to confirm the presence of specific events
responsible of a strong change in the sandy bottom. The link between
these events and the hydrodynamic interaction between specific events
and the bottom shape is not yet completely established. Finally, for
the random forcing the transverse variability induced by short wave is
strong as it seems weak at long wave time scale. For bichromatic
forcing, the transverse variability has also been observed but its
link with the forcing still remains to be elucidated.

Composition du jury :
M. Dominique ASTRUC (Directeur)
M. Laurent LACAZE (Co-directeur)
M. Bruno CASTELLE (Rapporteur)
M. François MARIN (Rapporteur)
M. Mathieu MORY (Rapporteur)
M. Olivier EIFF
M. Iván CACERES
M. Thierry GARLAN