Hydrodynamic properties of tidal bore and its influence on sediment dynamics : Coupled approach in flume and in situ (Sée estuary, Mont Saint Michel bay)
Propriétés hydrodynamiques du mascaret et de son influence sur la dynamique sédimentaire. Une approche couplée en canal et in situ (estuaire de la Sée, Baie du Mont Saint Michel)
Résumé
The scientific aim of this thesis is to characterize the influence of tidal bore on hydrodynamic, suspended sediment and sedimentary deposits. A double approach has been developed, coupling a study of tidal bores in the Mont-Saint-Michel Bay (MSM) and physical simulation in flume. This work highlights variations of turbulent and viscous stresses associated with significant deceleration phases after the passage of the bore. Our study has remedied the scientific lock to perform measurements in turbulent and highly concentrated flow thanks to a methodological study and to the development of a new sampling tool. Direct measurements in the water column were used to quantify sediment transport crossing the tidal bore and to propose a new model of suspended sediment concentration (SSC) evolution (short and long term) in an estuary submitted to a tidal bore. The model displays a peak of SSC below the front of the bore and a zone of maximum turbidity, never described previously in the bay of MSM. The transport capacity of the tidal bore is confirmed by the wide range of MES grain-size (up to fine sands). The processes involved in erosion and deformation of sedimentary deposits are described (liquefaction and settlement) and highlighted by the results on hydrodynamic processes.
L'objectif scientifique de cette thèse est de caractériser l'influence du mascaret sur l'écoulement, sur les sédiments en suspension et sur les dépôts sédimentaires. Une double approche a été menée couplant une étude du mascaret dans la baie du Mont-Saint-Michel (MSM) et des modélisations en canal. Les résultats mettent en évidence des variations de contraintes turbulentes et visqueuses associées à des phases de décélérations importantes après le passage du mascaret. Grâce à des développements méthodologiques et instrumentaux (calibrations, prélèvements), notre étude a pallié au problème de mesures dans des écoulements chargés et turbulents. Des mesures directes dans la colonne d'eau ont permis de quantifier le transport sédimentaire au passage du mascaret et de proposer un nouveau modèle d'évolution des concentrations en matières en suspension (MES) dans un estuaire soumis à un mascaret (à court et long terme). Ce modèle met en évidence un pic de MES au passage du front et une zone de turbidité maximum encore jamais décrite dans la baie du MSM. La capacité de transport de cet écoulement est confirmée par la gamme étendue de la granulométrie des MES (jusqu'à des sables fins). Les processus impliqués dans l'érosion et la déformation des dépôts sédimentaires sont décrits (liquéfaction et tassement) et expliqués à l'aide des résultats acquis sur l'hydrodynamique du phénomène.