Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Littoraux – Modèles mathématiques“

L'etude numerique a ete realisee avec le modele de l'universite du colorado developpe par pielke (1974). Des modifications ont ete apportees a la version originale concernant essentiellement le schema de turbulence, la prise en compte du forcage de grande echelle et les conditions aux limites laterales. Le modele dans sa version bidimensionnelle s'est montre capable de reproduire correctement des ecoulements idealises de brises de mer et de pente en comparaison avec des observations et des resultats obtenus a l'aide d'autres modeles numeriques. La version tridimensionnelle du modele forcee par des champs du modele du centre europeen de reading a ete utilisee pour etudier la circulation atmospherique dans la baie de monterey dans la zone cotiere californienne pour laquelle on dispose d'observations recueillies pendant la campagne lasbex. Ces observations ont mis en evidence la presence de circulations du type brise de terre brise de mer dont on modelise une sequence. Le modele est utilise pour analyser les processus complexes qui conditionnent ces circulations. Pour cela des etudes academiques sont menees afin de comprendre le role joue par le relief, le forcage de grande echelle et la forme de la ligne de cote sur les circulations aux caracteristiques tres differentes qui regissent la baie et les grandes portions de la cote quasi-rectilignes de la californie

Cette thèse présente la modélisation physique et la résolution numérique du couplage entre l'hydrodynamique littorale en présence de vagues déferlantes et la dynamique sédimentaire pour analyser la morphodynamique des bancs de sable sur une plage. D'une part, le modèle hydrodynamique 2D-Horizontale permet de décrire les courants moyens induits par la houle et d'en déduire le transport sédimentaire associé. L'évolution du fond sableux est ensuite obtenue par le bilan des flux de sédiment. Dans certaines conditions d'écoulement, une modélisation morphodynamique simplifiée permet de décrire le comportement des ondes de sable. D'autre part, l'hydrodynamique est résolue de manière implicite pour obtenir une solution quasi-stationnaire des courants moyens tandis que l'évolution du fond est calculée avec des méthodes explicites d'ordres supérieurs non-oscillantes. Enfin, les simulations effectuées sur une plage d'Aquitaine mettent en avant le potentiel de l'outil numérique réalisé.

Notre étude a porté sur la résolution de quelques problèmes qui se posent à l'environnement marin. Sa connaissance dans sa globalité semble difficile à cerner compte tenu des nombreux phénomènes qui le composent. L'effet des écoulements oscillants, que produit la houle au voisinage du fond marin, sur le transport des sédiments, constitue l'un des problèmes qui ont retenu notre attention. La prédiction du transport de ces sédiments dépend principalement du modèle de turbulence utilisé en couches limite oscillante. Pour résoudre ce problème, nous avons commencé par étudier des profils expérimentaux du flux turbulent R12 issus de mesures sur des fonds fixes. Ceci nous a permis de proposer une expression analytique instationnaire pour R12 à partir de laquelle nous avons obtenu un premier modèle de viscosité turbulente dépendant du temps. La description exponentielle instationnaire pour R12 nous a permis de proposer un second modèle. Ceci d'une part, et d'autre part nous avons introduit la condition entropique qui est une correction à la renverse appliquée à la viscosité turbulente. Ces données fondamentales pour la compréhension du phénomène nous ont permis d'établir un lien entre ces modèles et les modèles basés sur l'énergie cinétique de la turbulence. Les différentes simulations qui ont porté sur la majorité des cas étudiés nous ont aidé à tester les modèles de turbulence établis et à mettre en évidence l'avantage de la condition entropique. Les tests précédents donnent au second modèle, pour lequel les profils de turbulence ont une forme qui correspond aux fonds mobiles, une efficacité qui s'adapte à ce type de calculs. Enfin, nous avons montré comment ces calculs interviennent dans la prédiction du transport sédimentaire en zones côtières et comment le modèle devient plus accessible en pratique.

La surface de l'océan est un lieu d'échanges permanents entre l'océan et l'atmosphère, principalement au niveau des zones déferlantes. Ceci rend nécessaire l'étude de l'influence de l'état de mer, défini principalement par les propriétés du champ de vagues, et de la surface résultant de leur déferlement. Le but de cette thèse était de contribuer à mieux comprendre les processus aux interfaces en zone côtière, à mieux maîtriser les paramètres qui les régulent, et à introduire un modèle numérique de déferlement dans un modèle de vagues. Cette étude est essentiellement basée sur les résultats obtenus lors de deux campagnes effectuées en zone côtière Méditerranéenne (FETCH et EMMA). Il existe une relation spécifique entre les paramètres caractéristiques de vagues (hauteur significative et fréquence de pic) adimensionnelles selon le formalisme classique JONSWAP. L'étude des frottements à l'interface montre non seulement une influence de la vitesse de vent, mais aussi de l'âge de la vague. Les résultats sur les vagues et les frottements montrent un bon accord avec les modèles empiriques de la littérature. On a montré que la couverture moutonneuse dépend non seulement des paramètres météorologiques classiques (comme la vitesse du vent et la vitesse de frottement) mais aussi des paramètres océaniques (comme l'âge de la vague et l'énergie adimensionnelle). La vitesse de frottement représente bien les variations du déferlement en zone côtière quand elle est mesurée et non déduite de la vitesse du vent. De plus, pour l'ensemble des situations d'états de mer rencontrées les variations de la couverture moutonneuse sont bien représentées par l'âge de la vague. Enfin, un modèle numérique de vagues a été adapté à notre zone d'étude (à partir des précédents résultats) pour représenter la couverture moutonneuse dans la baie de Toulon-Hyères. A partir d'un forçage météorologique homogène spatialement et temporellement quelques situations expérimentales ont pu être modélisées
The ocean surface is a permanent location of exchanges between ocean and atmosphere, mostly in breaking area. This requires studies of sea state, defined by the wave field properties and the surface resulting of its breaking. The aim of this study was to understand the pro cesses occurring at the interface in coastal zone, to better understand the parameters that control them, and ta introduce a whitecap model in a wave numerical model. This work is essentially based on results obtained during two experimental campaigns that took place in NIediterranean coastal areas (FETCH and EMMA). The waves analysis conduct to determine a specific relation between non dimensional parameters (significant height and peak frequency) following the classical formalism JONSWAP. Study of wind stress at the interface presents an influence of wind speed and f wave age. Results on waves and wind stress show a reasonable agrement with models found n literature. We show that the whitecap coverage depends on classical meteorological parameters (such as wind speed and friction velocity) but also on oceanic parameters (such M wave ge and dimensionless energy). Friction velocity weil represents variations of breaking in coMtal zone when it is measured and not obtained from wind speed. The whole sea state events are better scale with wave age. Finally, a numerical wave model has been adapt to our experimental site (from precedents results) to represent whitecap coverage in the Toulon-Hyères area. From a spatially and temporally homogeneous wind input, a few experimental events has been modeled

L'objectif de cette thèse est d'approfondir la connaissance de l'aléa tsunami et des résonances côtières en France. Dans une première partie, nous avons exposé les différents éléments de modélisation des résonances et des tsunamis dans l'approximation en ondes longues et de Boussinesq avec la technique des différences finies. Tous ces éléments ont été comparés et validés lors de benchmarks. Un code résolvant les équations de la dynamique des fluides dans l'approximation de Boussinesq a été développé et validé. La seconde partie a consisté en un ensemble d'applications. Dans un premier temps, nous avons étudié différents événements qui se sont produits dans l'océan Pacifique. Une étude détaillée du tsunami généré par le séisme de Maule (Mw8. 8 28 février 2010) est faite en champ proche (au niveau de la côte chilienne) comme en champ lointain (sur des bouées au large comme en Polynésie française). Une comparaison des différentes sources disponibles a été effectuée. Nous en avons conclu qu'une source unitaire peut être suffisante pour reproduire les données en champ lointain. En champ proche, nous nous sommes intéressés au phénomène de résonances à grandes échelles. En utilisant les données provenant de différents instruments (marégraphiques, inclinométriques), nous avons mis en évidence le piègeage d'ondes de tsunami entre la fosse de subduction et la côte chilienne. Du fait des nombreuses sources de tsunami possible montrant des effets variés dans les différentes baies de la Polynésie française, une étude détaillée des modes de résonance de l'archipel des Marquises a été effectuée contenant une discussion sur la dépendance azimutale entre la position de la source et l'excitation des différentes résonances. Pour terminer, une discussion sur l'aléa tsunami en France métropolitaine a été effectuée. Suite à l'événement récent de Boumerdès-Zemmouri (2003), le risque tsunami sur la côte méditerranéenne est connu. L'étude d'événements supplémentaires permet de mieux contraindre le risque. Moins connu, le risque tsunami sur la côte Atlantique française a été étudié par la recherche d'enregistrements passés, afin de valider les simulations numériques effectuées concernant des sources du XXe siècle. Ces modélisations permettent ainsi d'avoir une première analyse de l'impact de tsunamis générés dans la zone Gibraltar--Açores sur les côtes françaises
The objective of this thesis is to improve the knowledge of tsunamis, hazard and coastal resonance in France. In the first part, we outlined the theory of free oscillations and tsunami modeling using long wave and Boussinesq approximations in a fmite difference code. All these elements have been compared and validated during benchmarks. We developed a numerical code solving the hydrodynamic equations in the Boussinesq approximation. The second part is a set of applications in the Pacific Ocean and along the French coast. We studied different events produced in the Pacific Ocean. A detailed study of the tsunami generated by the Maule earthquake (Mw 8. 8 February 28, 2010) is made in both in the near (at the Chilean coast) and far field (on DART and in French Polynesia). We compare the tsunami generated by different seismological sources of this event. We fmd that a simple source can reproduce the near-field observations. Along the Chilean coast, we study the large scale free oscillation generated by this event. Using data coming from different types of instrument (tide gauge, inclinometer), we demonstrate that these oscillations are generated by trapping waves between the trench and the coast. Because of various effects generated by tsunamis in the bays of French Polynesia depending on the earthquake location, a detailed study on resonance modes of the Marquesas was made containing a discussion of the dependence of the resonance on the azimuthal position of the source. Finally, a discussion of the tsunami hazard in metropolitan France was made. Due to a recent event (Boumerdès-Zemmouri, 2003), the tsunami risk on the Mediterranean coast is real. The study of additional events allows us to constrain better the risk. Less known the tsunami risk on the French Atlantic coast was investigated by seeking past records of tsunamis. We validated the numerical simulations performed for the sources of the XXth century, leading to the first analysis of the impacts of tsunamis generated in the area Gibraltar—Azores on the French Atlantic coast

Le littoral Casablanca-Moham média (Maroc), fortement anthropisé, avec une industrie portuaire, orientée en particulier vers les produits pétroliers, et des constructions d'ouvrages au cours de ces dernières années, une urbanisation du littoral et des fleuves côtiers. L'objecti1 est d'étudier l'incidence des processus naturels et anthropiques sur la dynamique sédimentaire actuelle de ce littoral. On utilise les mesures in situe de la granulomètrie, de la minéralogie, de la variation des profils de plages et l'analyse des photographies aériennes e des modèles numérique de la propagation de la houle à la côte, du mode de transport des sédiments et la simulation de l'évolution du trait de côte. Les résultats obtenus sont relatifs à l'impact des aménagements côtiers d'un point de vue hydrodynamique et à la localisation des secteurs soumis à l'érosion et des secteurs sujets à l'accrétion. L'étude portant sur les phénomènes de l'infiltration et de la fixation de polluants dans un milieu poreux constitué de sables de la baie de Mohammedia, a d'abord consisté à étudier en laboratoire, la perméabilité d'un polluant en fonction de la nature du sable. Les analyses réalisées en laboratoire ont permis de conclure que les sables fins retiennent le plus la matière organique et le carbone organique. La taille des grains joue un rôle important dans la fixation de polluants, plus la taille des grains augmente plus la perméabilité augmente ain; que la porosité et par conséquent, moins les sédiments retiennent de polluants. A partir de ces données, on constate que la granulomètrie des sédiments influe sur la fixation de polluants
The littoral Casablanca-Mohammedia (Morocco), strongly anthropized, with a harbour industry, directed in particular towards the petroleum products, and of constructions of works during these last years, an urbanization of the littoral and rivers coastal. The objective ; to study the incidence of the processes natural and anthropic on current sedimentary dynamics of this littoral. One uses measurements in locates granulometry, mineralogy, variation of the prof les of beaches and the analysis of the air photographs and models digital of the propagation of the swell at the coast, means of transport of the sediments and the simulation of the evolution of the feature of coast. The results obtained relate to the impact of coastal installations from a hydrodynamic point of view and to the localization of the sectors subjected to erosion and sectors prone to accretion. The study relating to One phenomena of the infiltration and the fixing of pollutants in a porous environment made up of sands of bay of Mohammedia, initially consisted in studying in laboratory, the permeability of a pollutant according to the nature of sand. The analyses carried out in laboratory made it possible to conclude that fine sands retain more the organic matter and organic carbon. The size of the grains plays an important part in the fixing of pollutants, plus the size of the grains increases more the permeability increases as well as porosity and consequently, less the sediments retain pollutants. From these data, one notes that the granulometry of the sediments influences the fixing of pollutants

L'objectif de ce travail est d'étudier expérimentalement et numériquement la propagation et le déferlement d'ondes de gravité. La première partie, expérimentale, propose des méthodes de calcul, basées sur les houles de Stokes, pour la mesure d'ondes partiellement stationnaires à partir d'instruments de type électromagnétique (S4) ou acoustique (ADV) donnant des mesures synchrones de vitesses et/ou de pression. Les influences du courant, de la direction de propagation, de la profondeur d'immersion des appareils ainsi que des effets non linéaires sont alors étudiés à partir de données en bassin et in situ. La deuxième partie, numérique, consiste en la validation d'une méthode de suivi de surface libre (SL-VOF : Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), insérée dans un code de calcul industriel (Société Principia R&D). L'étude de la propagation et du déferlement du soliton est effectuée pour deux applications : sur une marche puis sur un fond de pente constante 1/15
The purpose of this work consists in studying experimentally and numerically the propagation and the breaking of gravity waves. In the first part, calculations, based on Stokes wave theory, are proposed for the measurement of partially standing wave from electromagnetic (S4) or acoustic (ADV) instruments giving velocities and/or pressure synchronous measurements. Influences of current, wave propagation direction, immersion depth of instrument and nonlinear effects are then studied for both laboratory and nearshore experiments. In the second part, an improved interface tracking algorithm (SL-VOF, Semi-Lagrangian Volume Of Fluid), inserted in an industrial code (EOLE, Principia R&D) is validated for gravity wave breaking in shallow water. Two applications are considered for the study of the shoaling and the breaking of a solitary wave: over a step (discontinuity of the bottom) and over a constant mild slope (1/15)

La préparation des données des modèles numériques est fastidieuse et prend beaucoup de temps. Les Systèmes d'information géographique (SIG) minimisent l'effort et améliorent l'efficacité des modèles numériques. De plus, les SIG présentent une plate forme de grande capacité de collecte, de gestion, de traitement, d'analyse, de modélisation et d'affichage de données géoréférencées. Ce travail de thèse propose une méthodologie basée sur deux approches conceptuelles qui ont été appliquées en matière d’aménagement littoral dans le cadre de développement durable dans le secteur d’Hardelot-Plage (Nord de France). Cette méthodologie associe à tous les niveaux les SIG.La première approche est consacrée à la mesure de l’évolution du trait de côte des dunes d’Ecault (Nord d’Hardelot-Plage), des dunes du Chevalier Sansot (Sud d’Hardelot-Plage) et des dunes de Camiers (rive nord de la Canche) pour la période s’étendant de 1946 à 2005. 292 transects perpendiculaires au trait de côte sont utilisés pour estimer l'érosion côtière et en déduire le taux de recul. La marge d'erreurs générée par la méthodologie proposée est de ± 10 m. L’estimation est affectée par des erreurs liées à la résolution du document de référence et aux images numérisées. D’une part les résultats obtenus montrent que le processus de recul de la ligne de rivage intéresse, d’une manière générale, l’ensemble du trait de côte des dunes d’Ecault et des dunes de Chevalier Sansot à des vitesses variant de 0 ,43 m/an pour atteindre 5,8 m/an sur la rive nord de l'estuaire de la Becque. Par contre la valeur moyenne d’avancée varie de 0,23 à 2,47 m/an. D'autre part, l’évolution du trait de côte des dunes de Camiers (estuaire de la Canche) était très importante avec une moyenne de recul de 8,45 m/an entre 1980 et 1983, alors que la moyenne d’avancée était de 14,36 m/an entre 1947 et 1955. La dernière observation, entre 2000 et 2005, a montré que la ligne de référence dans la zone d'étude a évolué positivement avec une moyenne allant de 1,1 à 4,66 m/an (86% des transects soit 250 transects). 13% des transects (soit 39 transects) n’ont pas changé en raison de l’enrochement construit le long de la plage. Cependant 1% des transects (soit 3 transects correspondant à la rive nord de l'estuaire de la Becque) ont présenté un recul de 1,06 m/an. La deuxième approche concerne la modélisation hydrogéologique littorale. La mise en place d’un SIG a permis de générer le jeu de données géographiques nécessaires aux modèles numériques. La modélisation hydrodynamique de la plage d’Hardelot (Pas-de-Calais, France) pose le problème de la saturation en eau quasi constante du sable de la plage et de son érosion sur la partie sud. Ce cas singulier est analysé en couplant un SIG (ArcGIS 9.3) avec un système de modélisation hydrogéologique (GMS 6.0) afin de développer une modélisation adaptée. Les résultats obtenus et plus particulièrement ceux issus de la modélisation hydrodynamique et hydrodispersive ont permis de confirmer que la saturation en eau observée dans la partie sud d’Hardelot est bien liée à la proximité de la nappe superficielle. L’aquifère des sables est en continuité hydraulique avec la nappe de la craie sous-jacente. De plus, ce secteur est caractérisé par la présence de lentilles de tourbe dont le comportement hydrophile explique la rétention d’eau de mer en surface dans les formations sableuses ainsi que la répartition complexe de l’interface eau douce -eau salée sur le littoral d’Hardelot. Les diverses simulations entreprises, associées à la réalisation de forages captant l’aquifère des sables ont permis de démontrer que le rabattement de la nappe de 0.5 m, permettant un assèchement de la plage, nécessiterait un pompage continu à un débit de 5 m3/h
Management of input data modeling is tedious and takes a long time. The Geographic Information System (GIS) minimize the effort and improve the efficiency of numerical models. As well as the GIS provides a platform to high capacity of collection, management, data processing, analysis, modeling and display of spatial information. This thesis proposes a methodology based on two conceptual approaches applied to coastal management in the context of sustainable development in the area of Hardelot-Plage (Northern France). This methodology has been implemented thanks to GIS.The first approach is dedicated to measuring shoreline change along Ecault dunes (North of Hardelot-Plage), Chevalier Sansot dunes (South of Hardelot-Plage) and Camiers dunes (Northern Canche estuary) over the course of 59 years (from 1946 to 2005). 292 transects perpendicular to the shoreline are used to estimate coastal erosion and to assess the retreat rate. The marginal error generated by our methodology is ±10m. It is resulting from the resolution of reference-document and scanned images. From one side, the results obtained show that the process of shoreline retreat has interested, in general, the entire coastline of Ecault and Chevalier Sansot dunes. The average of retreat varies from 0.43 m/yr to reach 5.8 m/yr on the north side of the Becque estuary, while the average value of advance ranges from 0.23 to 2.47 m/yr. For another side, the average shoreline evolution was very important along the Camiers dunes (Northern Canche estuary) with an average retreat reaching 8.45 m/yr between 1980 and 1983, while the average of advance reached 14.36 m/yr between 1947 and 1955. The last observations, between 2000 and 2005, showed that the shoreline in the study area was changing positively with an average ranging from 1.1 to 4.66 m/yr (86% of transects =250 transects); 13% of transects (39 transects) have not changed because of dike or rip-rap built along the beach. However 1% of transects (three transects corresponding to the Becque estuary) showed a retreat of 1.06 m /yr. The second approach concerns a hydrogeological modelling of the coastal aquifer. The implementation of GIS was essential to generate the geographic data needed for the numerical models. In our case the beach-dune system of Hardelot-Plage suffers from the lack of well developed foredune. This problem is linked to the almost constant water saturation of sand beach which is the potential source of dune nourishment. South of Hardelot, the coastline is slowly but constantly retreating. To remedy this situation, a coupling between a GIS (ArcGIS 9.3) and a Groundwater Modelling System (GMS 6.0) was adopted in order to find possible scenarios which could lower the piezometric surface in the concerned area and allow dune nourishment again. Hydrodynamic and hydrodispersive models have confirmed that the observed water saturation in the southern part of Hardelot beach is quite related to the proximity of the piezometric surface. The sand aquifer in this sector, which is in hydraulic continuity with the subjacent chalk aquifer, is intersected by peat lenses. The presence of peat would induce seawater restrain and would make it possible to mainly explain the complex distribution of freshwater and saltwater interface in this sector. Various simulations undertaken for realization of drillings in the sand aquifer made it possible to show that the lowering of water table of 0.5 m, which is needed to dry the beach sand would require a continuous pumping with a flow of 5 m3.h-1

Des prévisions de vagues précises sont essentielles pour de nombreuses communautés côtières, car elles contribuent à assurer la sécurité des opérations maritimes, la prévention des risques côtiers, ou encore les activités nautiques de loisir. Bien que des prévisions fiables existent aux échelles globales à régionales, les prévisions locales à haute résolution font souvent défaut en raison de leur coût de calcul élevés. Cependant, les récentes avancées en apprentissage automatique ont permis de développer plusieurs approches prometteuses permettant de réduire considérablement le temps de calcul des prévisions.Cette thèse étudie l'une de ces approches d'apprentissage automatique, nommée super-résolution, qui a déjà été employée avec succès pour accélérer les calculs dans le domaine de la mécanique des fluides.Le concept consiste à utiliser un modèle numérique sur un maillage de basse résolution, puis à convertir les résultats en une résolution plus élevée à l'aide d'un modèle d'apprentissage automatique entraîné, évitant ainsi de lourds calculs numériques en haute résolution. Ce travail analyse la faisabilité d'une approche de super-résolution appliquée aux prévisions de vagues en zone côtière. La première partie de cette thèse présente une étude conceptuelle de la méthode de super-résolution appliquée aux résultats d'un modèle spectral de vagues avec maillage structuré. Cette étude démontre qu'une telle approche peut accélérer les prévisions jusqu'à 50 fois par rapport à un calcul direct à haute résolution, avec une erreur négligeable devant celles habituellement observées pour le modèle. La deuxième partie de cette thèse étend la méthode aux maillages non structurés, analysant l'influence des conditions bathymétriques et des régimes énergétiques différents fournis par une simulation rétrospective des états de mer au large de la côte basque. Il est constaté que les réseaux de neurones en graphes et les régressions polynomiales sont deux approches prometteuses, la première étant plus adaptée à des champs de vagues très variables et la seconde à des contextes où le critère de rapidité est essentiel. Une troisième partie de la thèse est consacrée à l'application de la méthode aux spectres de vagues. Bien qu'il soit complexe d'évaluer le meilleur des quatre modèles testés, les résultats suggèrent que la super-résolution est capable de fournir des prédictions précises et rapides des spectres simulés à haute résolution en différents point distribués à travers la zone d'étude
Precise wave forecasts are essential for many coastal communities as they help ensuring safe maritime operations, mitigation of coastal hazards, and the enjoyment of marine recreation. While a reliable global forecast coverage does exist, local, high-resolution forecasts are often not available in many areas due to a significant computational demand. However, recent advances in machine learning have produced several promising approaches to drastically reduce forecast computation time.This thesis investigates one such machine learning approach called super-resolution, that was already successfully employed to speed up computations in fluid mechanics.The concept involves using a numerical model over a mesh with coarse resolution and then converting the results to a higher resolution using a trained machine learning model, thereby avoiding heavy computations in high resolution. This thesis examines the feasibility of the super-resolution approach for coastal wave forecasts. The first part of the thesis presents a proof-of-concept study on data-driven super-resolution using results from a spectral wave model over a structured grid. It demonstrates that this approach can accelerate forecasts by up to 50 times compared to a direct high-resolution computation, with a negligible loss in accuracy. The second part extends this method to unstructured meshes, analyzing the influence of bathymetry and wave energy conditions through a hindcast along the Basque coast. It is found that graph neural networks and polynomial regressions are promising approaches, where the former is suited for highly variable wave fields and the latter for scenarios where speed is paramount. A third part extends the application of super-resolution to wave spectra directly. Despite challenges in evaluating the best model among four tested options, the results suggest that data-driven super-resolution can provide accurate and fast predictions of spatially distributed wave spectra with an accuracy comparable to high-resolution wave model computations

Cette thèse constitue une contribution à la modélisation numérique diphasique du transport sédimentaire en milieux côtiers et estuariens. L'approche diphasique diffère de l'approche dite classique en résolvant des équations de conservation de la masse, de la quantité de mouvement et de transport pour l'énergie cinétique turbulente séparément pour chaque phase. Les interactions entre le fluide et les particules sont alors représentées par des termes de transfert entre les deux phases. Le travail présenté dans cette thèse porte essentiellement sur la modélisation de la turbulence dans les écoulements diphasiques fluide particule.

En terme de résultats, nous montrons que l'approche développée est capable de reproduire quantitativement les principaux processus mis en jeu dans le transport sédimentaire de particules non cohésives : la sédimentation et la dispersion turbulente des particules en milieu dilué. Le modèle développé confirme l'existence d'une différence de vitesse horizontale entre les particules et l'eau. Il simule les effets de dispersion des particules par le mouvement turbulent du fluide et l'atténuation de l'énergie cinétique turbulente du fluide due à la présence des particules. Une autre originalité de ce travail est de proposer un modèle diphasique à surface libre, bidimensionnel vertical, pour la simulation du transport sédimentaire. Nous avons identifié des lacunes entre les théories et les expériences notamment pour la simulation de la turbulence en écoulement dense. Nous proposons des solutions pour améliorer la simulation du comportement de matériaux cohésifs. Une tentative de simulation hydrosédimentaire sur l'estuaire de la Seine est présentée. Le phénomène de bouchon vaseux est qualitativement reproduit par le modèle sans qu'aucune loi d'érosion ou de dépôt ne soit imposée.