Transport de sédiments dans les vagues


Introduction

Le mouvement des vagues sur du sable peut générer une suspension de sédiments avec des concentrations qui peuvent être assez importantes dans la région proche du lit dans le cas de vagues non déferlantes comme l'ont montré les mesures sur le terrain notamment de Huntley et Hanes (1987), et Van Rijn et Kroon (1992); dans le cas de déferlement, on trouve des concentrations en sédiments plus importantes au niveau de la zone de plongement : mesures de Antsyferov et Kosyan (1990).

Les processus de transport induits par les vagues sont liés aux vitesses générées par les phénomènes de basses et hautes fréquences intervenant dans les vagues. Le transport vers la côte est dominant dans le cas des vagues non déferlantes, alors que pour les déferlements, il est dominant vers le large. Nous allons donc étudier les processus de transport des particules pour ces deux types de vagues.


Transport dans les vagues non déferlantes

Les processus de transport dans la direction perpendiculaire à la côte pour les vagues non déferlantes sont étroitement liés aux vitesses instantanées au voisinage du lit et aux concentrations dans les domaines des hautes et basses fréquences.

Afin de démontrer l'importance relative des différents processus de transport, nous allons décomposer la vitesse instantanée des particules et la concentration de la façon suivante :

où U et V sont les vitesses instantanées parallèlement et perpendiculairement à la côte à la hauteur z au-dessus du lit, C la concentration instantanée à la même hauteur z; u,v et c sont les grandeurs moyennes; Us et Vs sont les oscillations hautes fréquences de la vitesse (ondes courtes : T<12s), Ul et Vl les oscillations basses fréquences (ondes longues : 12s < T < 200s ); et Cs l'oscillation haute fréquence de la concentration, Cl son oscillation basse fréquence.

Les oscillations hautes fréquences de la vitesse sont causées par des courants turbulents et des vagues de vent; les oscillations basses fréquences proviennent de la turbulence macro-échelle et des vagues longues.

La figure suivante permet d'observer une représentation schématique des vitesses instantanées générées par les vagues et des concentrations près du lit dans le cas de vagues irrégulières non-déferlantes. Sur la courbe du haut, on a représenté les vitesses, avec Uon dans la direction des ordonnées positives, et Uoff dans la direction des ordonnées négatives :