Simulation du clapage de sédiment avec un modèle à deux phases
Résumé
Hafenanlagen werden oft in Gebieten errichtet,
wo die Wassertiefen gering sind, insbesondere in
Ästuaren. Es ist dann notwendig, Ausbaggerungsarbeiten
durchzuführen, um Schiffen die Zufahrt
zu ermöglichen. Das ausgebaggerte Sediment
wird in einer vorher definierten Deponierungszone
freigesetzt. Wegen der Konzentration der
Sedimentwolke, die sich während der Freisetzung
bildet (zu Beginn mehr als 350g/l) entsteht ein
Einfluss auf die Umwelt. Die chemische Zusammensetzung
des Wassers wird direkt beeinflusst.
Nach der Freisetzung schlagen sich die Sedimente
unter einer sehr hoch konzentrierten Wolke
nieder. Auf diesen Schritt des Niederschlags folgt
ein Einfluss auf die Sohle durch Bildung eines
Suspensionsstroms.
Der Zweck dieses Beitrags ist das Studium dieses
Phänomens mittels numerischer Simulationen
unter Verwendung eines Zwei-Phasen-Modells
für den Sedimenttransport (Barbry et al., 2000 ;
Chauchat et al., 2008 ; Nguyen et al., 2009). Es
basiert auf der Lösung der Erhaltungs- und Impuls-
Gleichungen für jede Phase (Wasser und
Partikel) und integriert dann die Interaktion zwischen
Partikeln und Wasser. Ein Vergleich mit
den experimentellen Konfigurationen von Villaret
et al. (1997, 1998), ohne Strömung, zeigt, dass
die verschiedenen Schritte des Phänomens recht
gut ohne Modellierung
The port structures are often established in areas
where water levels are fairly low, especially in estuaries.
It is then necessary to perform dredging to
allow ships accessing to the docks. The dredged
sediment is released over a predefined deposit
zone. Because of the concentration of the sediment
cloud appearing during the release, more
than 350 g/l at the beginning, there is an impact
on the environment. The chemical composition of
water is affected directly.
After the release, the sediments settle under a
cloud of very high concentration. This settling step
is followed after impact on the bed by the formation
of turbidity current. The purpose of this work is to
study the phenomenon via numerical simulations
by using a two-phase model of sediment transport
[Barbry et al., 2000 ; Chauchat et al., 2008 ;
Nguyen et al., 2009]. It is based on the solving of
conservation and momentum equations for each
phase (water and particles) and then integrates
the interaction between the particles and the water.
A comparison with the experimental configuration
of Villaret et al. (1997, 1998), without current,
shows that the different steps of the phenomenon
are quite reproduce without turbulence modelling.
La gestion des clapages (ou rejets en mer des produits de dragage) constitue une problématique environnementale et économique importante pour les estionnaires des voies navigables et des infrastructures portuaires. Moins coûteuses qu’un stockage à terre, ces opérations peuvent induire des nuisances sur l’environnement notamment en provoquant un accroissement local de la turbidité
et en ensevelissant les habitats de la faune aquatique.
Le phénomène de clapage comporte principale ment trois phases [Boutin, 2000]: la phase de chute (soumise aux courants) ; l’impact sur le fond et la génération d’un courant de densité ; la propagation des courants de densité et la décantation des sédiments.