Linear theory of wave generation by a moving bottom

The computation of long wave propagation through the ocean obviously depends on the initial condition. When the waves are generated by a moving bottom, a traditional approach consists in translating the ``frozen'' sea bed deformation to the free surface and propagating it. The present study shows the differences between the classical approach (passive generation) and the active generation where the bottom motion is included. The analytical solutions presented here exhibit some of the drawbacks of passive generation. The linearized solutions seem to be sufficient to consider the generation of water waves by a moving bottom.Comment: 9 pages, 2 figure

Comparison between three-dimensional linear and nonlinear tsunami generation models

The modeling of tsunami generation is an essential phase in understanding tsunamis. For tsunamis generated by underwater earthquakes, it involves the modeling of the sea bottom motion as well as the resulting motion of the water above it. A comparison between various models for three-dimensional water motion, ranging from linear theory to fully nonlinear theory, is performed. It is found that for most events the linear theory is sufficient. However, in some cases, more sophisticated theories are needed. Moreover, it is shown that the passive approach in which the seafloor deformation is simply translated to the ocean surface is not always equivalent to the active approach in which the bottom motion is taken into account, even if the deformation is supposed to be instantaneous.Comment: 39 pages, 16 figures; Accepted to Theoretical and Computational Fluid Dynamics. Several references have been adde

Utilisation d’un altimètre (ALTUS) destiné à la quantification des dépôt/érosion en domaine littoral pour l'étude des corrélations avec les caractéristiques de vagues et les interfaces de dépôt.

Ability of an acoustic echosounder (Altus) intended to quantify bed level variations in coastal areas to correlation studies with wave features and surficial sediment deposits Quantitative evaluation of erosion/deposition events of surficial sediments is crucial to understand the processes and establish sedimentary budgets in coastal areas. The ALTUS system was designed for more than a decade, to meet this objective. The possibilities offered by this altimeter (short-term or several months measurements) are particularly fitted for validation of sedimentary transport numerical models. The recent integration of a large capacity memory card has allowed to optimize the system. Indeed, it is well established that wave activity is one of the key parameters for the erosion and hence govern sediment transport in intertidal/shallow water areas. The ALTUS system, in addition to bottom level variation recordings, allows access to wave characteristics (wave height, significant period, bottom shear stress…) Correlations can be established between a recorded erosion and dynamics (waves, human impact…) In this paper it is particularly reported laboratory tests carried out in order to assess the ability of ALTUS to detect relatively "rough" changes of the physical characteristics of surficial sediment deposits.L'évaluation quantitative fine des séquences d'érosion/dépôt des sédiments superficiels est primordiale pour comprendre les processus et établir des bilans sédimentaires en domaine littoral. Le système ALTUS a été conçu, depuis plus d'une décennie, pour répondre à cet objectif. Les possibilités de mesures offertes par cet altimètre (mesures à court terme ou sur plusieurs mois) sont particulièrement appropriées pour permettre une validation des modèles numériques hydro-sédimentaires. L'intégration récente d'une carte mémoire de grande capacité a permis d'optimiser ce système. En effet, il est bien établi que la houle est un paramètre clé pour la reprise des sédiments en zones intertidales, gouvernant ainsi le transport sédimentaire. Le système ALTUS, outre l'enregistrement du suivi altimétrique, permet d'accéder aux caractéristiques de vagues (hauteur, période significative, frottement sur le fond…) Des corrélations peuvent ainsi être établies entre une érosion constatée et la dynamique du milieu (vagues, impacts anthropiques…) Dans ce papier il est également fait état de tests en laboratoire réalisés dans le but d'évaluer la capacité d'ALTUS à détecter une modification relativement "brutale" des caractéristiques physiques du sédiment des dépôts superficiels.Bassoullet Philippe, Verney Romaric, Kervella Youen, Kervella Stéphane, Jestin Hervé, Voineson Guillaume. Utilisation d’un altimètre (ALTUS) destiné à la quantification des dépôt/érosion en domaine littoral pour l'étude des corrélations avec les caractéristiques de vagues et les interfaces de dépôt.. In: 31èmes Journées de l’Hydraulique de la Société Hydrotechnique de France. Morphodynamique et gestion des sédiments dans les estuaires, les baies et les deltas. 22 et 23 SEPTEMBRE 2009. 2009

Utilisation d’un altimètre (ALTUS) destiné à la quantification des dépôt/érosion en domaine littoral pour l’étude des corrélations avec les caractéristiques de vagues et les interfaces de dépôt

L’évaluation quantitative fine des séquences d’érosion/dépôt des sédiments superficiels est primordiale pour comprendre les processus et établir des bilans sédimentaires en domaine littoral. Le système ALTUS a été conçu, depuis plus d’une décennie, pour répondre à cet objectif. Les possibilités de mesures offertes par cet altimètre (mesures à court terme ou sur plusieurs mois) sont particulièrement appropriées pour permettre une validation des modèles numériques hydro-sédimentaires. L’intégration récente d’une carte mémoire de grande capacité a permis d’optimiser ce système. En effet, il est bien établi que la houle est un paramètre clé pour l’érosion des sédiments en zones intertidales, gouvernant ainsi le transport sédimentaire. Le système ALTUS, outre l’enregistrement du suivi altimétrique, permet d’accéder aux caractéristiques de vagues (hauteur, période significative, frottement sur le fond…) Des corrélations peuvent ainsi être établies entre une érosion constatée et la dynamique du milieu (vagues, impacts anthropiques…) Dans ce papier il est également fait état de tests en laboratoire réalisés dans le but d’évaluer la capacité d’ALTUS à détecter une modification relativement « brutale » des caractéristiques physiques du sédiment des dépôts superficiels

Caractérisation numérique et expérimentale des perturbations engendrées par la présence de tables ostréicoles

Sur de nombreux sites ostréicoles, d’importants mouvements sédimentaires modifient les conditions d’exploitation. Les mouvements naturels sont modifiés par la présence des tables à huîtres, les phénomènes en jeu étant de deux ordres : la perturbation des courants de marée et la modification des conditions de houle. Nous présentons dans ce document la méthodologie mise en place pour améliorer la compréhension des perturbations physiques du milieu engendrées par l’implantation de tables ostréicoles et caractériser les modifications de l’écoulement. Les résultats obtenus, tant expérimentaux que numériques, sont présentés et les développements pour une extension du modèle à l’échelle d’un parc ostréicole sont discutés. Des essais expérimentaux réalisés à l’échelle 1/2 ont notamment permis de caractériser l’impact en champ proche sur l’écoulement. Nous avons mis en évidence des zones préférentielles de dépôts de sédiments dues à l’interaction entre la couche limite se créant sur le dessous de la table et la couche limite de fond. Les contraintes de cisaillement mesurées près du fond ne sont quant à elles que très peu modifiées par la présence de la structure. Seule la contrainte de cisaillement sur l’ensemble de la colonne d’eau est amplifiée au passage des tables. Avec l’objectif de généraliser ces travaux, un modèle numérique a été développé à partir du code de CFD Fluent, les tables étant modélisées à l’aide de milieux poreux. La comparaison des résultats numériques et expérimentaux montre une bonne concordance : de 3 à 10% d’erreur moyenne sur l’ensemble du domaine d’étude suivant la configuration étudiée. Les choix effectués pour représenter la structure permettent d’envisager l’extension du modèle à des échelles plus importantes (plusieurs centaines de mètres) pour une structure seule ou en interaction avec d’autres placées en espace proche

Mise en évidence de l’importance de la turbulence ambiante sur les effets d’interaction entre hydroliennes

Les futures zones d’implantation des parcs hydroliens en mer sont caractérisées par des courants de forte intensité et des taux de turbulence importants. Cette turbulence de l’écoulement est susceptible d’altérer le comportement des hydroliennes, à la fois en termes de production d’énergie mais aussi de fatigue structurelle. Afin de déterminer l’influence de la turbulence ambiante sur les effets d’interaction entre hydroliennes, des essais expérimentaux ont été effectués dans un bassin à houle et courant, sur des maquettes d’hydroliennes tri-pales à axe horizontal, régulées en vitesse de rotation. Les interactions entre trois hydroliennes placées sur deux rangées (deux hydroliennes sur la rangée amont et une sur la rangée aval, ou inversement) ont été étudiées. Pour ce faire, les performances des machines ont été évaluées à l’aide d’une mesure de couple sur l’arbre de chaque turbine et le sillage de l’ensemble des trois machines à partir de mesures par vélocimétrie laser 2D. Ces mesures de comportement et de performances ont été effectuées à une vitesse de courant fixée à 0.8 m/s avec des taux de turbulence de l’écoulement amont de 3% et de 15%. L’impact de ces deux taux de turbulence sur les performances des machines et sur le développement de leurs sillages est donc mis en évidence dans ce papier. Des préconisations pour les futures modélisations numériques seront également établies

Experimental and numerical characterization of an oyster farm impact on the flow

International audienceShellfish farming, particularly oyster farms, suffers from strong siltation phenomena which are harmful to the production of shellfish. The lack of knowledge about the impact of an oyster farm on the wave propagation and on the flow remains a significant difficulty for the comprehension of sediment transport processes in coastal zones. These effects are one of the possible sources of sedimentation. The study presented here focuses on describing finely hydrodynamical phenomena (velocity fields, turbulence parameters) around oyster tables. The analysis is based on experimental trials carried out in a flume tank on reduced models of oyster tables. Experiments highlight the flow perturbations in the near field and constitute a database for validation of numerical models developed at the same time. The model based on Navier–Stokes equations offers the possibility to study the impact of more realistic table lengths on the flow and to simulate the perturbation produced by a group of oyster tables. Both experimental and numerical results are presented in this paper

Impact hydrodynamique de la mise en place d’un parc d’hydroliennes en Baie du Mont Saint-Michel

Les fortes vitesses rencontrées à l’entrée de la Baie du Mont Saint-Michel font de cet environnement macro-tidal un endroit privilégié, en termes de ressources énergétiques, pour l’implantation d’une ferme d’hydroliennes. Afin d’établir plus précisément son potentiel énergétique et d’évaluer l’impact de l’implantation de telles machines sur son hydrodynamisme, une modélisation hydrodynamique de la Baie du Mont Saint-Michel est mise en oeuvre à l’aide du modèle de circulation régionale MARS3D (LAZURE & DUMAS, 2008) dans sa version tridimensionnelle. La validation hydrodynamique de cette configuration est réalisée à partir de comparaisons à des mesures courantologiques récentes (KERVELLA, 2010). A partir de cette modélisation, une cartographie du potentiel énergétique de la Baie est établie et les endroits propices à l’installation de structures récupératrices de l’énergie des courants sont identifiés. L’impact de l’implantation d’une ou plusieurs structures à l’un de ces endroits sur l’hydrodynamique de la Baie est évalué : l’effet de l’extraction d’énergie des courants est modélisé par l’implémentation d’un nouveau terme puits, correspondant à une force de retard colinéaire à l’écoulement (DEFNE et al., 2011), dans les équations du mouvement de MARS3D. Les résultats présentés pour 2 valeurs d’extraction de l’énergie disponible (25% et 55%) montrent que l’impact d’un parc de petite superficie sur les courants reste très local