3 ème partie
Compréhension du fonctionnement hydro-sédimentaire de la baie d’Alger
102
3.7.2. Vitesse de courant et/ou Hauteur de vague critique
La cinématique et la dynamique du mouvement des fluides dans la couche limite des vagues
près du fond marin dans les eaux peu profondes et intermédiaires des zones dominées par les
vagues constituent le mécanisme dominant qui régit l'écoulement et le transport des sédiments
(Myrhaug and Ong, 2021). Des conditions hydrodynamiques différentes entraîneront un
comportement différent des sédiments ; autrement dit, un changement des conditions
hydrodynamiques pourrait affecter les processus d'érosion et de dépôt (Dai et al., 2010; Fan et
al., 2006; Janssen-Stelder, 2000; Shi et al., 2012; Yan et al., 2011; Yang et al., 2008; Zhu et al.,
2014). De ce fait, -et sur le plateau continental marin- la compréhension des contraintes de
cisaillement moyennes et maximales du fond qui se produisent sous les vagues et les courants
est importante pour les processus de propagation des vagues et de transport des sédiments
(Malarkey and Davies, 2012).
Lorsque les vagues se propagent sur le plateau continental, la friction du fond qu'elles
"ressentent" peut constituer un "puits" d'énergie important. Ceci, à son tour, peut influencer la
force du courant moyen, en particulier dans les zones moins profondes des mers du plateau
continental (Malarkey and Davies, 2012). Lorsque les vagues s'approchent des zones de surf et
de swash, l'écoulement est intensifié par le déferlement des vagues, ce qui entraîne une
production accrue de turbulences (Myrhaug and Ong, 2021). (Hofland, 2005; Kleinhans and
Rijn, 2002; Zanke, 2003) et de nombreux autres chercheurs ont montré que la turbulence à
proximité du fond augmente la mobilité. Les plus grandes contraintes de cisaillement dans le
champ d'écoulement turbulent entraînent les sédiments.
Dans de nombreux cas, les courants et les vagues contribuent de manière significative à la
contrainte de cisaillement du fond. La contrainte de cisaillement du fond est constituée d'une
composante constante due au courant et d'une composante oscillante due aux vagues (Soulsby
and Clarke, 2005). Les vagues et les courants interagissent de manière non linéaire, ce qui
conduit à une contrainte de cisaillement totale du fond qui n'est pas une simple addition linéaire
de la contrainte de cisaillement du fond induite par les vagues et par les courants (Grant and
Madsen, 1979; Henry et al., 2012; Rosales et al., 2008; Zhu et al., 2016). En plus de la difficulté
apportée par ce processus non linéaire, la définition de la contrainte de cisaillement critique
s'accompagne d'une dispersion considérable car elle est basée sur des données expérimentales
(Soulsby and Whitehouse, 1997). De plus, elle n'est pas triviale lorsqu'il s'agit de sable naturel,
car la contrainte de cisaillement critique peut varier fortement en fonction du mélange de
différentes tailles de grains (Shvidchenko et al., 2001; Wilcock, 1993). Par conséquent, la nature
complexe de la transposition des mesures hydrodynamiques à la dynamique des sédiments via
la contrainte de cisaillement du fond due aux courants et aux vagues a donné lieu à un certain
nombre de modèles mathématiques alternatifs (modèle d'interaction vague-courant),
notamment les modèles de (Christoffersen and Jonsson, 1985; Davies and Gerritsen, 1994;
Fredsøe, 1984; Grant and Madsen, 1979; Huynh-Thanh and Temperville, 1991; Myrhaug and
Slaattelid, 1990; O’Connor and Yoo, 1988; Shi et al., 2015; Soulsby, 1997; Soulsby and Clarke,
2005; Soulsby and Whitehouse, 1997; van Rijn, 1993; Zhu et al., 2016), en utilisant souvent
une onde monochromatique équivalente pour représenter les ondes aléatoires.
Compréhension du fonctionnement hydro-sédimentaire de la baie d’Alger
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3.7.2. Vitesse de courant et/ou Hauteur de vague critique
La cinématique et la dynamique du mouvement des fluides dans la couche limite des vagues
près du fond marin dans les eaux peu profondes et intermédiaires des zones dominées par les
vagues constituent le mécanisme dominant qui régit l'écoulement et le transport des sédiments
(Myrhaug and Ong, 2021). Des conditions hydrodynamiques différentes entraîneront un
comportement différent des sédiments ; autrement dit, un changement des conditions
hydrodynamiques pourrait affecter les processus d'érosion et de dépôt (Dai et al., 2010; Fan et
al., 2006; Janssen-Stelder, 2000; Shi et al., 2012; Yan et al., 2011; Yang et al., 2008; Zhu et al.,
2014). De ce fait, -et sur le plateau continental marin- la compréhension des contraintes de
cisaillement moyennes et maximales du fond qui se produisent sous les vagues et les courants
est importante pour les processus de propagation des vagues et de transport des sédiments
(Malarkey and Davies, 2012).
Lorsque les vagues se propagent sur le plateau continental, la friction du fond qu'elles
"ressentent" peut constituer un "puits" d'énergie important. Ceci, à son tour, peut influencer la
force du courant moyen, en particulier dans les zones moins profondes des mers du plateau
continental (Malarkey and Davies, 2012). Lorsque les vagues s'approchent des zones de surf et
de swash, l'écoulement est intensifié par le déferlement des vagues, ce qui entraîne une
production accrue de turbulences (Myrhaug and Ong, 2021). (Hofland, 2005; Kleinhans and
Rijn, 2002; Zanke, 2003) et de nombreux autres chercheurs ont montré que la turbulence à
proximité du fond augmente la mobilité. Les plus grandes contraintes de cisaillement dans le
champ d'écoulement turbulent entraînent les sédiments.
Dans de nombreux cas, les courants et les vagues contribuent de manière significative à la
contrainte de cisaillement du fond. La contrainte de cisaillement du fond est constituée d'une
composante constante due au courant et d'une composante oscillante due aux vagues (Soulsby
and Clarke, 2005). Les vagues et les courants interagissent de manière non linéaire, ce qui
conduit à une contrainte de cisaillement totale du fond qui n'est pas une simple addition linéaire
de la contrainte de cisaillement du fond induite par les vagues et par les courants (Grant and
Madsen, 1979; Henry et al., 2012; Rosales et al., 2008; Zhu et al., 2016). En plus de la difficulté
apportée par ce processus non linéaire, la définition de la contrainte de cisaillement critique
s'accompagne d'une dispersion considérable car elle est basée sur des données expérimentales
(Soulsby and Whitehouse, 1997). De plus, elle n'est pas triviale lorsqu'il s'agit de sable naturel,
car la contrainte de cisaillement critique peut varier fortement en fonction du mélange de
différentes tailles de grains (Shvidchenko et al., 2001; Wilcock, 1993). Par conséquent, la nature
complexe de la transposition des mesures hydrodynamiques à la dynamique des sédiments via
la contrainte de cisaillement du fond due aux courants et aux vagues a donné lieu à un certain
nombre de modèles mathématiques alternatifs (modèle d'interaction vague-courant),
notamment les modèles de (Christoffersen and Jonsson, 1985; Davies and Gerritsen, 1994;
Fredsøe, 1984; Grant and Madsen, 1979; Huynh-Thanh and Temperville, 1991; Myrhaug and
Slaattelid, 1990; O’Connor and Yoo, 1988; Shi et al., 2015; Soulsby, 1997; Soulsby and Clarke,
2005; Soulsby and Whitehouse, 1997; van Rijn, 1993; Zhu et al., 2016), en utilisant souvent
une onde monochromatique équivalente pour représenter les ondes aléatoires.