Cahiers des charges par binômes/trinôme

              Comme décrit précédemment, notre travail se décompose en trois axes qui seront traités soit en binôme, soit en trinôme. En cliquant sur l'une de ces pages, vous accèderez au cahier des charges de chaque binôme/trinôme.

Binôme 1 : Aménagement et dimensionnement de l'avant-port

 

Binôme 1: Aménagement de dimensionnement de  l'avant-port


MauguiodigueCarnon.jpg
                                                                                     (Image internet: site_source)

Pour cette étude, l'équipe est composée de:

  • Emeline PERRET
  • Alice VALLOT

 

Rappel du contexte


Le port de Carnon accueille actuellement 800 bateaux à flots.

     Cependant, ces dernières années, beaucoup de demandes d'amarrage de nouveaux bateaux ont été effectuées: environ 400 bateaux sont en attentes d'un poste d'amarrage. Sur ces 400 bateaux, 40% seraient des bateaux à moteur et 60% seraient des voiliers. La demande est donc variée et importante.

     Le port de Carnon ne pouvant plus accueillir de nouveaux usagers, celui-ci doit trouver une solution pour répondre à cette demande et ainsi évoluer économiquement.

     Une des manière d'optimiser la capacité d'accueil du port est sans doute d'utiliser la place dans l'avant port qui possède un espace navigable d'environ 4ha.

     Mais est-il faisable et possible d'envisager l'aménagement de place à flots dans cette zone?

              
                                                              Zone de l'étude (source : Google Map)

 

    Rappelons que le port de Carnon est soumis à un climat venteux. Le vent venant du large est souvent très intense ce qui engendre de forte agitation dans l'avant port.Ces dernières seront ressenties plus fortement que si l'on se trouvait dans le bassin intérieur. En effet, le vent est freiné par les aménagements terrestres et diminue en intensité.

 

 

 

Objectifs

 


     Augmenter la capacité d'accueil du port en exploitant toutes les ressources de celui-ci sans pour autant nuire aux activités portuaires déjà existantes.

     Les solutions envisagées devront respecter une certaine qualité environnementale et être économiquement réalisables.

     Pour réaliser cela, des contraintes techniques, environnementales, administratives et financières seront présentes. 

Méthodologie

 

 Les différentes phases d'études:


     Dans un premier temps, une étude de la configuration initiale de l'avant port sera effectuée pour faire l'état des lieux de l'agitation dans l'avant port. Ceci nous permettra de déceler la dynamique globale dans l'avant port et d'envisager des solutions pour améliorer les conditions d'amarrage pour les bateaux.

 


     Ensuite, une nouvelle géométrie de la digue sera élaborée sous une houle de projet choisie puis elle sera testée pour des scénarios plus rares et extrêmes tels que des tempêtes. Il faudra s'assurer que le renouvellement de l'eau s'effectue correctement et que les courants soient redirigés vers la sortie. Cette géométrie servira de base pour l'étude de transport sédimentaire assurée par le binôme3. En effet, l'évolution des sols constitue un élément essentiel pour le dimensionnement de la digue (érosion) mais également pour avoir une idée de la profondeur du tirant d'eau et ainsi prédire si un bateau assez conséquent pourra circuler.

 


     Si l'aménagement retenu n'est pas suffisant pour assurer une agitation résiduelle acceptable pour un bateau : un autre aménagement à l'intérieur du port devra être envisagé. Un contre-épi serait un bon moyen de protéger les bateaux contre les agitation fortes. La forme de cet épi, ses dimensions ainsi que l'endroit où nous le placerons devront être optimisés.

 


     Une fois ces modifications validées par notre houle de projet et nos événements extrêmes, nous pouvons poursuivre sur la partie dimensionnement. Les études précédentes auront pour but de nous fournir un état des lieux global. Dans cette partie, nous allons nous intéresser plus en détails aux ouvrages : leurs conceptions, leurs matériaux, l'estimation de leurs coûts. ll faudra s'assurer de leurs bons fonctionnements, leurs fiabilités et leur durabilités. Pour cela, nous allons utiliser la méthode de dimensionnement présentée dans le "Rock Manual" qui nous permettra d'éviter certaines pathologies récurantes des ouvrages maritimes (tassement, érosion, renversement, rupture, ...).

 


    Pour terminer, nous nous intéresserons à un problème très présent dans l'avant port : celui de l'ensablement. En effet, dans cette partie l'envasement est plutôt faible, c'est l'ensablement qui domine. Celui ci est due principalement au transit éolien qui transporte du sédiment provenant des plages voisines à l'intérieur de l'avant port. Mais ce transport sédimentaire, pourrait également provenir de la digue. L'eau se charge en sédiment sableux et percole à l'intérieur de la digue pour ensuite pénétrer dans l'avant port. Le caractère poreux des digues maritimes augmentent donc le phénomène d'ensablement. Quelles seraient les solutions à envisager? Ce problème de percolation n'accentue t-il pas l'érosion de la digue qui conduirait à sa rupture?

        En résumé, nous étudierons les 5 points suivants:

   

 Les logiciels utilisés:

    Pour les parties étude de la courantologie de l'état initial puis avec les nouvelles géométries de digues, nous avons décidé d'utiliser le module Artemis de la suite Télémac. Grâce à celui-ci nous pourrons visualiser l'agitation maximale dans l'avant port.

    Pour le dimensionnement des digues, le logiciel Comsol est privilégié. En effet, il nous permettra d'observer les contraintes supportées par les enrochements et ainsi se placer dans un scénario d'érosion minimale. Néanmoins, la méthode de dimensionnement sera principalement guidée par le 'Rock Manual' et les calculs effectués sur Matlab.

 

Planning prévisionnel


  Pour structurer nos différentes études et les accomplir dans le temps imparti, on établit un diagramme de Gantt en reprenant les étapes détaillées précédement.

Diagramme de Gantt (cliquer sur l'image pour agrandir)

Trinôme 2 : Etude courantologique et qualité

 

Trinôme 2 : Etude courantologique et qualité


 

Contexte de notre étude


 

Ce trinôme a pour objectif d'étudier les interactions entre la mer Méditerrannée et l'étang L'Or qui est situé un peu plus dans les terres reliés par le grau. Nous allons procéder à une étude courantologique qui nous permettra d'établir des zones mortes dans le port où l'eau est susceptible d'être hautement polluée l'été, période touristique de haute fréquentation du port.

 

 

Plan de la zone d'étude : liaison entre la mer Méditerranée et l'étang L'Or (source : Google Map)

 

 

Pour mener à bien ce projet, nous sommes une équipe de trois étudiants, issus de la filière Mécanique des Fluides de l'ENSEEIHT, école d'ingénieur de Toulouse. Nous sommes tous spécialisés dans la section Science de l'Eau et l'Environnement.

 

Notre équipe se compose de :

  • Tian Chen
  • Matthieu Decuupere
  • Isabelle Soleilhavoup

 

 

 

 

 

 

Objectifs

 

 

Objectifs :

 


 

Au sein de ce projet, notre trinôme aura pour mission de procéder à une étude courantologique. Nous allons estimer et modéliser les courants qui ont lieu entre la mer Méditerranée et l'étang de L'Or (plus  l'intérieur des terres), dans le grau. Afin de simuler ces courants, nous allons inclure différents forçages naturels afin de se rapprocher au mieux des conditions réelles. Par exemple l'influence du vent, des marées, de la végétation (et de la salinité) vont nous permettre de modéliser les courants au sein de ce canal entre la mer et l'étang.

Une fois cette étude courantologique faite, nous utiliserons les résultats que nous aurons établis afin d'étudier le renouvellement de l'eau dans l'arrière-port de Carnon. En effet, cette zone est souvent sujette à des rejets d'eaux usées l'été ce qui constitue une nuisance odorante importante pour les habitants. Nous analyserons alors si il existe des zones de recirculation de l'eau mais également si des zones mortes existent.

 

 

Illustration des zones à étudier en détail pour l'évaluation de la qualité de l'eau (arrière port de Carnon). Source image : http://www.sea-seek.com/?geo=2269

 

 

 

 

Problématique :

 


Analyse courantologique du grau en vue d'estimer les nuisances polluantes au niveau de l'arrière-port.

 

 

 

 

Méthodologie

 

Méthode de travail


 

Afin de ne pas nous égarer et de mener à bien notre travail nous nous imposons une certaine méthode de travail.

Première étape :

     Nous commencerons par une étude bibliographique. Cette partie de notre travail aura pour but de nous familiariser avec les enjeux de notre problématique et notamment avec les notions relatives à la pollution. Par le biais de recherches sur internet mais aussi à la bibliothèque nous devrons trouver quels sont les ordres de grandeur des différents forçages que nous souhaitons étudier (vitesse du vent dans la zone, concentration en pollution et hauteur de marée par exemple). Nous aurons aussi à définir quels types de polluant nous allons à étudier, et notamment quelles sont les bactéries qui prolifèrent le plus dans les zones portuaires. En outre, il sera intéressant de trouver les seuils de concentration de ces bactéries à ne pas dépasser pour assurer une zone saine. Ceci sera bien sûr à coupler avec nos études numériques puisque le renouvellement de l'eau, les courants seront facteur clé dans cette étude. Cette recherche de qualité sera primordiale, car c'est dans ce domaine que nous disposons le moins de connaissances. Il sera également intéressant d'obtenir les normes pour le calcul de la contrainte due au vent à la surface de l'eau. Nous attendons également de cette recherche bibliographique d'en apprendre plus quant aux conditions météorologiques et leurs effets sur des masses d'eau.

 

Deuxième étape :

     En second lieu, nous nous adapterons les éléments bibliographiques au port de Carnon. L'étude complète des courants et de la qualité de l'eau sera trop complexe, il sera alors nécessaire de faire des hypothèses et des simplifications. Avec le temps qui nous est imparti il sera judicieux de ne prendre en compte que les phénomènes prédominants.

 

Troisième étape :

     Dans un troisième temps nous aborderons nos modélisations numériques avec la géométrie initiale. Ceci nous permettra d'avoir une première idée des courants dans le port, l'avant port et le grau. Nous commencerons par étudier l'influence de la marée seule dans un premier temps. Ensuite nous étudierons les effets du vent seul (sans la marée) sur les courants dans le port et le grau. Enfin, nous étudierons la combinaison marée+vent sur les courants dans le port. Cette première étude nous permettra de déterminer les zones mortes qui s'avéreront être intéressantes pour le groupe 3. De cette manière ils sauront à quel endroit raffiner plus ou moins leur maillage. En parallèle dès que le groupe 1 nous fournit une nouvelle géométrie nous pourrons effectuer les mêmes démarches sur le nouveau maillage. Nous serons amenés principalement à utiliser TELEMAC 2D pour les courants ainsi que son module SUBIEF pour l'étude de qualité des eaux.

 

Quatrième étape :

     Une fois les modélisations numériques terminées il sera temps de finaliser nos analyses et de former nos conclusions finales. Il sera également judicieux de vérifier les éventuelles hypothèses que nous aurons prises.

 

 

Diagramme des tâches


 

Nous avons également souhaité présenter les différentes étapes de notre projet sous forme d'un diagramme des tâches, outil couramment utilisé dans la gestion de projet.

 

Diagramme des tâches, cliquez sur l'image pour la voir en taille réelle

 

 

Logiciels utilisés


 

Nous pensons utiliser le logiciel Telemac 2D pour mener à bien notre étude et ainsi réaliser les calculs de régimes hydrodynamiques permanents. Il est probable que nous ayons également recours au logiciel Artemis pour modéliser la houle et les rafales de vent au plus proche de la réalité (prise en compte de longueurs d'ondes plus faibles que dans le logiciel Telemac). Nous traiterons la problématique de la qualité des eaux avec le logiciel Sisyphe, qui est une suite de Telamac 2D. Pour les calculs annexes, nous utiliserons les logiciels Matlab et Excel. Nous pourrons également recourir au logiciel Ripple Tank Simulation pour visualiser les effets de la houle.

 

 

Données nécessaires


 

En ce qui concerne les données nécessaires à la réalisation de notre étude, nous aurons besoin de :
- le MNT (Modèle Numérique de Terrain) de la zone étudiée, c'est à dire entre la Mer Méditerranée et l'étang L'Or.
- le coefficient de Strickler sur les berges et au fond du lit dans cette zone.
- les conditions d’écoulement en entrée de la zone de calcul.

 

 

 

 

Plannig prévisionnel

 

Planning prévisionnel


 

      Afin de parer les imprévus et les contretemps nous avons établi un diagramme spécifique à notre trinôme. Tout d'abord nous allons nous concentrer sur des recherches bibliographiques concernant le rejet des eaux usées dans les ports afin d'avoir une idée des concentrations en polluants. Il sera intéressant de trouver des seuils maximaux à ne pas dépasser afin de préserver une certaine qualité de l'eau mais aussi d'éviter les odeurs.

Puis nous commencerons nos simulations numériques qui nous permettront d'avoir une idée des zones mortes et des zones de recirculation dans le port. Il est prévu de travailler en parallèle sur la géométrie initiale fournit par notre contact mais aussi sur de nouvelles géométries fournies par le groupe 1. Ces études permettront d'indiquer au groupe 3 quelles zones seront les plus sensibles au dépôt de sédiments.

Enfin nous avons prévu un certain afin d'établir nos conclusions en tant que trinôme mais aussi au niveau du groupe.

 

 

Diagramme de Gantt, cliquez sur l'image pour afficher la taille réelle

Source : document personnel réalisé avec le logiciel GanttProject

 

 

 

 

 

 

 

Limites et relations avec les autres binômes

 

Limites de notre étude


 

Comme tout projet, notre étude courantologique comporte des hypothèses simplificatrices dont il faut tenir compte.

En ce qui concerne les forçages extérieurs aux courants, nous allons commencer par une analyse simple et nous allons ensuite la complexifier de plus en plus en ajoutant au fur et à mesure de plus en plus d'interactions avec l'extérieur.

 

 

Relations avec les autres binômes


 

Afin de maintenir l'unité de notre groupe de travail et sa cohésion, nous allons bien sûr être amené à communiquer avec les deux autres binômes.

 

Dans un premier temps nous allons beaucoup échanger avec le binôme travaillant sur l'aménagement de la digue. En effet, nous allons poursuivre l'étude que ce binôme aura commencée : une fois le réaménagement de la digue effectué par ce binôme, nous allons utiliser leurs résultats pour modéliser les nouveaux échanges dans le grau suite à la modification de la géométrie.

 

Dans un second temps, nous serons amenés à interagir avec le binôme travaillant sur le transport sédimentaire au sein du port de Carnon. En effet, nous leur fournirons nos analyses courantologiques afin qu'ils les utilisent dans leurs modélisations.

 

 

 

Binôme 3: Etude hydrosédimentaire de l'avant-port

Étude hydrosédimentaire de l'avant-port

Contexte de l'étude hydrosédimentaire

         Dans le contexte d'une extension ou réaménagement portuaire, il convient de comprendre quelles sont les agencements optimaux, qui permettront un moindre apport sédimentaire. Ces sédiments sont un grave problème pour les ports. Dans le cas de fort ensablement, des travaux de dragage doivent être réalisés, ce qui représente un poids financier important. Prédire la quantité de sédiments se déposant dans le port, en fonction de l'aménagement, est donc important.

        L'avant-port de Carnon s'ensable depuis quelques années, ce qui pose le problème des travaux de dragage. Cet ensablement est dû à trois facteurs. Le premier est le vent. Le sable des plages environnantes est transporté par le vent et s'accumule le long des digues. C'est surtout le cas de la digue Ouest, car le vent d'Est propulse le sable de la plage à l'Est du port. Cette plage est crée par un brise lame qui tend à accumuler le sable autour de lui. Le deuxième facteur est la percolation d'eau de mer chargée en sédiment à travers les digues. On a donc un apport de sédiments venant des digues elles-mêmes. Le troisième facteur est bien sûr le transport de sédiments venus de la mer méditerranée. Ce sédiment rentre par le chenal, mû par l'agitation et la marée.

                                                

Objectifs

            L'objectif de cette étude est de mettre en évidence les zones de déposition des sédiments dans l'avant-port, et d'en évaluer les quantités. Il serait donc possible de donner un avis sur l'optimalité de la géométrie considérée, d'un point de vue sédimentaire. Dans un prémier temps, l'étude se fera sur la géométrie actuelle pour pouvoir juger la bonne confrontation de nos résultats aux zones critiques existantes. Dans un second temps, les nouvelles configurations développées par le binôme 1 permettront d'effectuer une étude hydrosédimentaire de l'avant-port.

Méthodologie

          Durant ce projet, la méthodologie adoptée sera la suivante:

    Etape 1 : Recherche bibliographique

        La modélisation hydrosédimentaire qui est entreprise ici nous force à effectuer des recherche bibliographiques. Ceci nous permettra de déterminer quels sont les données importantes qui permettront de paramètrer notre problème de sédimentation et de déterminer les phénomènes dominants. Le lien entre ces connaissance et notre cas d'étude sera établie.

Cette étape nous permettra également d'approfondir nos connaissances des modules de la suite Télémac que nous utiliserons.

     Etape 2 : Mise en place du problème

       Une fois ciblés les élements importants de la sédimentation portuaire, il faudra s'intéresser plus particulièrement au port de Carnon. Les phénomènes liés au transport de sédiment dans l'avant-port étant complexes, il sera nécessaire d'entreprendre un travail de simplification de notre problème, notamment concernant l'apport de sédiments. Il nous faudra alors intégrer ces phénomènes dans notre modèle de simulation.

     Etape 3 : Modélisation avec géométrie initiale

       Une fois les hypothèses du code ce calcul vérifiées, le travail de simulation du transport sédimentaire pourra être effectué. Les résultats du trinôme 2 (Étude courantologique dans le port, influence du grau)  permettront de nous orienter dans les conditions limites de notre domaine d'étude.

     Etape 4 : Modélisation avec les nouvelles géométries

​      Les géométries déterminées par le binôme 1 permettront d'alimenter notre étude de sédimentation dans le cas de l'extension portuaire. Nos résultats seront directement retransmis à ce binôm.

 

 

Planning prévisionnel, diagramme de Gantt

Voici le diagramme de Gantt qui régira l'organisation de notre binôme tout au long du projet.

               Les premières étapes du projet se réaliseront de manière indépendante entre chaque équipes. Pour pouvoir effectuer nos modélisations sur la géométrie initiales, certains résultats du trinôme 2 seront necéssaires. De la même façon, l'étude des nouvelles géométrie effectuée par le binôme 1 servira à modéliser le transport sédimentaire dans l'avant-port. Ainsi, les équipes travaillerons en synergie.