Chapitre III : Matériel et Méthode
Etude d’agitation et de stabilité du futur port de Tamanart (Skikda) : Recours à la modélisation physique et
numérique
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Mike 21-ST (Non-Cohesive Sediment Transport).
A). Le module spectral de la houle (SW)
Modèle spectral de vague de 3ème génération similaire au SWAN, avec certaines
améliorations. Il simule :
- La croissance des vagues en présence du vent ;
- L'interaction vague-vague non-linéaire ;
- La dissipation par le déferlement et par la friction sur le fond ;
- La réfraction par les changements de profondeur et l'interaction vague-courant.
Les calculs du modèle Mike21-SW utilisent une grille à maillage flexible. Le modèle
équivalent sur maillage en différence finie est le modèle Mike21-NSW.
B). Le module hydrodynamique (HD)
Le modèle hydrodynamique Mike21 HD résout les équations bidimensionnelles classiques de
Navier Stockes par la méthode en volume fini sur une grille à maillage flexible et par la
méthode des différences finies sur une grille à maillage rectangulaire. Il traite le frottement
sur le fond, l'effet des événements météorologiques (vent et pression atmosphérique), la force
de Coriolis, etc. Il nous permet de simuler les courants côtiers dû à l'action de la houle dans la
zone de déferlement (DHI, 2014). Simule les variations du niveau d'eau et des écoulements
en réponse à divers types de forçages. Ce modèle est utilisé principalement pour simuler de
nombreux phénomènes hydrauliques dont la marée, les courants induits par le vent et la houle
ainsi que les surcotes. Les courants sont calculés à partir des contraintes de radiation issues du
modèle SW. Le niveau d’eau aux frontières latérales est modifié localement afin de prendre
en compte la surélévation du plan d’eau dans la zone de déferlement. Les gradients de
contraintes de radiations vont être à l’origine de la surélévation du plan d’eau dans la zone de
déferlement et des courants de dérive littorale.
C). Le module du transport de sable (ST) :
Le modèle du transport sédimentaire ST Simule le transport du sable sur le fond et en
suspension sous l’action combinée des courants et de la houle. Dans la zone de déferlement,
les courants de retour sont inclus. Le modèle est déterministe et demande un minimum de
calage. Les taux initiaux de sédimentation/érosion sont calculés à l’aide de l’équation de
conservation de la masse sédimentaire. Ce modèle est utilisé pour l'optimisation
morphologique des ouvrages portuaires, l'impact de protection côtière et la stabilité des
estuaires. Ce modèle n’utilise que le modèle STPQ3D en cas de houle et des courants
combinés, il est couplé au modèle hydrodynamique Mike21/3-HD et au modèle de vagues
Mike21-SW.
Les transports de sables sont déterminés par l’interpolation dans les tableaux de transport
(DHI, 2014). Ces tableaux doivent être générés au préalable par « Mike 21 Toolbox » avec le
choix de « génération of Q3D sédiment tables ». Ils doivent intégrer une condition quelconque
de bathymétrie, courant, houle, ou sédiment prédite par le module intégré. (DHI, 2014).
Etude d’agitation et de stabilité du futur port de Tamanart (Skikda) : Recours à la modélisation physique et
numérique
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Mike 21-ST (Non-Cohesive Sediment Transport).
A). Le module spectral de la houle (SW)
Modèle spectral de vague de 3ème génération similaire au SWAN, avec certaines
améliorations. Il simule :
- La croissance des vagues en présence du vent ;
- L'interaction vague-vague non-linéaire ;
- La dissipation par le déferlement et par la friction sur le fond ;
- La réfraction par les changements de profondeur et l'interaction vague-courant.
Les calculs du modèle Mike21-SW utilisent une grille à maillage flexible. Le modèle
équivalent sur maillage en différence finie est le modèle Mike21-NSW.
B). Le module hydrodynamique (HD)
Le modèle hydrodynamique Mike21 HD résout les équations bidimensionnelles classiques de
Navier Stockes par la méthode en volume fini sur une grille à maillage flexible et par la
méthode des différences finies sur une grille à maillage rectangulaire. Il traite le frottement
sur le fond, l'effet des événements météorologiques (vent et pression atmosphérique), la force
de Coriolis, etc. Il nous permet de simuler les courants côtiers dû à l'action de la houle dans la
zone de déferlement (DHI, 2014). Simule les variations du niveau d'eau et des écoulements
en réponse à divers types de forçages. Ce modèle est utilisé principalement pour simuler de
nombreux phénomènes hydrauliques dont la marée, les courants induits par le vent et la houle
ainsi que les surcotes. Les courants sont calculés à partir des contraintes de radiation issues du
modèle SW. Le niveau d’eau aux frontières latérales est modifié localement afin de prendre
en compte la surélévation du plan d’eau dans la zone de déferlement. Les gradients de
contraintes de radiations vont être à l’origine de la surélévation du plan d’eau dans la zone de
déferlement et des courants de dérive littorale.
C). Le module du transport de sable (ST) :
Le modèle du transport sédimentaire ST Simule le transport du sable sur le fond et en
suspension sous l’action combinée des courants et de la houle. Dans la zone de déferlement,
les courants de retour sont inclus. Le modèle est déterministe et demande un minimum de
calage. Les taux initiaux de sédimentation/érosion sont calculés à l’aide de l’équation de
conservation de la masse sédimentaire. Ce modèle est utilisé pour l'optimisation
morphologique des ouvrages portuaires, l'impact de protection côtière et la stabilité des
estuaires. Ce modèle n’utilise que le modèle STPQ3D en cas de houle et des courants
combinés, il est couplé au modèle hydrodynamique Mike21/3-HD et au modèle de vagues
Mike21-SW.
Les transports de sables sont déterminés par l’interpolation dans les tableaux de transport
(DHI, 2014). Ces tableaux doivent être générés au préalable par « Mike 21 Toolbox » avec le
choix de « génération of Q3D sédiment tables ». Ils doivent intégrer une condition quelconque
de bathymétrie, courant, houle, ou sédiment prédite par le module intégré. (DHI, 2014).