Modélisation de la dynamique côtière : fluide et sédiments

Comparaison de la variation en temps de l’amplitude d’une vague solitaire se propageant sur une pente pour différentes positions de mesure (en mètres) entre le nouveau modèle (en bleu) et les résultats expérimentaux (en noir, Hsiao et al., 2008).

Les équations de Saint-Venant, ou des modèles faiblement dispersifs plus précis de type Boussinesq ou Green-Naghdi, sont largement utilisés pour la description des écoulements côtiers. La prise en compte des phénomènes de submersion et de l’érosion demande un développement de nouveaux modèles mathématiques et numériques vérifiant des critères essentiels tels que le respect de propriétés mathématiques rigoureuses, l’adaptation à une résolution numérique soumise à des impératifs de temps de calcul raisonnables, ou la prise en compte des phénomènes physiques importants dans ces zones, comme le transport de sédiments, les effets dispersifs, le déferlement ou la turbulence. Le couplage hydromorphodynamique nécessite à son tour une étude de stabilité du fait de la séparation d’échelles de temps entre les processus hydrodynamiques et morphodynamiques.

Le nouveau modèle hyperbolique capable de décrire les vagues déferlantes a été mis au point au cours d’une première année de doctorat. L’une des applications de ce modèle est la prévision du risque de submersion. L’implémentation opérationnelle sera intégrée dans le projet open-source TOLOSA mené en collaboration avec l’équipe de l’IMT Toulouse, qui dispose d’une longue expérience dans le développement de solutions opérationnelles destinées à l’océanographie. En perspective de ce travail, les chercheurs travailleront sur le couplage hydromorphodynamique. Le modèle sera validé et testé sur différentes configurations expérimentales.

Le projet fait intervenir le doctorant Yen-Chung Hung (LAMA, USMB), dont la thèse est financée par l’iMPT, ainsi que plusieurs experts en modélisation, morphodynamique et méthodes numériques.