Forçage du vent

 

    Nous avons ensuite souhaité ajouter aux effets de marée les effets du vent sur la courantologie au sein du grau. En effet, nous pensons que le vent joue un rôle important dans l'établissement des courants qui ont lieu dans le canal. Afin de modéliser cet effet, nous avons modifié le fichier .cas qui pilote Telemac, comme expliqué précédemment. Quatre direction de vent ont été simulées : NO ; NE ; SO ; SE. A chaque fois, ce sont des vents d'intensités importantes (entre 60 et 100km/h) qui ont été simulés dans un canal ouvert (communication entre l'étang et la mer). La vitesse maximale réaliste que nous nous sommes fixé pour simuler le vent est de 100 km/h. Il est extrêmement rare en effet d'avoir un vent de plus de 100 km/h sur cette zone (une rafale de quelques secondes oui mais pas un vent en continu sur plusieurs heures).

    De plus, nous avons en premier lieu modélisé les écoulements en configuration barrage ouvert. Puis nous avons analysé nos résultats et c'est en fonction des côtes d'eau trouvées que nous avons dû ou pas refaire la simulation en configuration fermée. (selon si la côte critique +35cm est dépassée ou non).

 

Voilà nos résultats principaux :

 


  • Marée + Vent Nord-Est (NE) de 100 km/h + barrage ouvert

 

       

 

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Illustrations 18 et 19 : Minimum et maximum de la surface libre dans le port

 

Illustration 20 : Champs de vitesse dans la zone étudiée

 
Observations courantologiques :

    - Les illustrations 18, 19 et 20 montrent que la surface libre de l'eau dans le grau varie entre - 0.08  m et +0.29 m donc le barrage reste ouvert pour un vent de Nord-Est. (côte inférieure à +35cm)

   - Pour ce qui est des vitesses et des courants dans le grau, la vitesse moyenne dans le grau de 0.35 m/s = 1.26 km/h. De plus, les champs de courants sont ici aussi uniformes (comme dans le cas sans vent) : les courants dans le grau sont toujours orientés depuis l'étang vers la mer tout au long du cycle de la marée. Notons que de faibles recirculations de vitesse existent dans les deux ailes latérales de l'arrière port.

 

 


  • Marée + Vent Nord-Ouest (NO) de 100 km/h + barrage ouvert

   

 

 

Illustration 21 : surface libre de l'eau au barrage sur un cycle de marée

 
Observations :

    - L'illustration 21 montre que la côte de la surface libre dans le grau entre - 0.12 m et + 0.29 m donc là encore le barrage doit rester ouvert quelque soit l'intensité d'un vent venant de Nord-Ouest.

    - La vitesse moyenne dans le grau est de  0.10 m/s = 0.36 km/h et l'on remarque que le courant dans le grau est encore une fois uniformément dirigé depuis l'étang de l'Or vers la mer.

 

 


  • Marée + Vent Sud-Ouest (SO) de 80 km/h + barrage ouvert

 

Illustration 22 : Surface libre et vitesse avec un vent de 80 km/h de Sud-Ouest

 

Observations :

    - L'illustration 22 indiquer que la côte de la surface libre dans le grau entre -0.23 m à + 0.34m donc dans cette configuration, le barrage peut rester ouvert.

    - En ce qui concerne les courants au sein du grau, le champ de vitesse est rapidement uniforme, dirigé de l'étang vers la mer.

    Le niveau critique de +35cm est presque dépassé avec cette vitesse de vent. Nous allons faire une nouvelle simulation avec un vent de force légèrement supérieure afin de trouver la vitesse de vent de Sud-Ouest critique quiv provoque la fermeture du barrage.

 

 

  • Marée + Vent Sud-Ouest (SO) de 90 km/h + barrage ouvert

    Avec un tel vent, la simulation permet d'obtenir l'illustration 23 ci-dessous :

Illustration 23 : Surface libre (m) au barrage en fonction du temps

 

Interprétation :

    - L'illustration 23 nous indique que la côte de la surface libre dans le grau entre - 0.04 m et + 0.35 m donc là encore le barrage doit se fermer. La vitesse limite du vent de direction Sud-Ouest pour fermer le barrage est donc de 90 km/h.

    - La vitesse moyenne dans le grau est de 0.35  m/s =  1.26 km/h et l'on remarque que la vitesse a toujours la même direction (due au débit venant de l'étang).

    La fermeture du barrage permet d'éviter que les eaux salées de la mer "contaminent" l'étang de l'Or. Nous allons étudier dans une partie suivante (bas de page) la configuration Vent Sud-Ouest de 90 km/h avec le barrage fermé.

 

 


  • Marée + Vent Sud-Est (SE) de 60 km/h + barrage ouvert

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Illustration 24 : Minimum de la surface dans le port                         Illustration 25 : Maximum de la surface dans le port

Illustration 26 : Allure de la surface libre en fonction du temps dans le grau

Illustration 27 : Courants dans le grau avec un vent de 60 km/h soufflant depuis le sud-est

 

Observations :

    - Les illustrations 24, 25 et 26 permet de confirmer que la côte de la surface libre dans le grau évolue périodiquement entre -0.06m à +0.33 m donc avec un tel vent le barrage peut rester ouvert.

   - On remarque sur l'illustration 27 ci-dessus que les courants dans le grau sont légèrement moins forts lorsque la marée est haute (couleurs rouges sur l'animation). De manière approximative on peut calculer la vitesse moyenne dans le grau en marée montante qui est de l'ordre de 0.20 m/s, tandis qu'en marée descendante (couleurs vertes sur l'animation) la vitesse moyenne dans le grau est de l'ordre de 0.24 m/s. Soit 20% d'écart entre les vitesses marée montante et descendante. Ceci est logique puisque lorsque la marée montée de l'eau rentre dans le port et vient contrer le débit entrant par la frontière nord. Ceci engendre donc des vitesses plus faibles dans le grau sans toutefois parvenir à les inverser. De plus, un vent qui permettrait d'inverser les courants serait si important que le barrage serait monté depuis longtemps. En effet, la hausse de la côte de la surface imposerait au barrage de monter avant que le vent permettant d'inverser les courants soit atteint.

 

    Après avoir réalisé plusieurs calculs on s'aperçoit que la vitesse limite du vent venant du Sud-Ouest pour que le barrage doive se fermer est de 70 km/h.

    L'étude dans le cas barrage fermé va être faite par la suite avec une telle direction de vent.

 



  • Marée + Vent Sud-Ouest (SO) de 100 km/h + BARRAGE FERME

 

Illustration 28 : Champ de vitesse au sein de la zone d'étude en configuration barrage fermé

 
 
Observations :

    - La côte de la surface libre dans le grau évolue périodiquement entre -0.24 à +0.41 m. Nous notons que les valeurs sont légèrement plus basses que lorsque le barrage était ouvert.

   - L'illustration 28 permet d'étudier le champ de vitesse dans notre zone et par extension de déterminer la vitesse moyenne dans le grau qui est de 0.04 m/s. On remarque pour la première fois une inversion du sens du courant dans le grau. Cette inversion est en accord avec le sens du flux puis du reflux de la marée et évolue donc de façon périodique (période de 12 heures).

Ici le champ de vitesse n'est plus établi uniformément de l'étang vers le grau comme précédement.  Dans les ailes gauche et droite de l'arrière port, des recirculations existent comme dans le cas barrage ouvert.

 

 

 


  • Marée + Vent Sud-Est (SE) de 90 km/h + barrage fermé

Observations :

    - La côte de la surface libre dans le grau évolue périodiquement entre -0.12 à +0.45 m donc là nous observons une légère modification des côtes de la surface libre comparé au cas barage ouvert.

    - La vitesse moyenne dans le grau est de 0.0408 m/s et l'on remarque une inversion du sens du courant en accord avec le sens du flux puis du reflux de la marée.

 

 


Tableau récapitulatif des résultats:

 

 

  Direction du vent
NE NO SO SE
 

Vitesse

du vent

(km/h)

60

courant uniforme

courant uniforme courant uniforme courant uniforme
70 courant uniforme  courant uniforme courant uniforme courant alterné 
90

courant uniforme

courant uniforme courant uniforme courant alterné
100 courant uniforme courant uniforme courant alterné courant alterné

Illustration 29 : Tableau récapitulatif

 

Légende de la figure 29:

 

  • vert : configuration barrage ouvert
  • rouge : configuration barrage fermé

    Dans les cases de l'illustration 29, un état du champ de vitesse dans le grau est écrit.