1. Simulation du clapage de sédiment avec un modèle à deux phases
- Author
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Damien Pham Van Bang, Duc Hau Nguyen, Kim Dan Nguyen, Sylvain Guillou, Julien Chauchat, Laboratoire Universitaire des Sciences Appliquées de Cherbourg (LUSAC), Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU), Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12), Laboratoire des Écoulements Géophysiques et Industriels [Grenoble] (LEGI), Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Joseph Fourier - Grenoble 1 (UJF), ROUIL, Christine, CEREMA/DTecEMF/ER/LRHE, parent, Université Paris-Est (UPE), Laboratoire d'Hydraulique Saint-Venant / Saint-Venant laboratory for Hydraulics (Saint-Venant), École des Ponts ParisTech (ENPC)-Centre d'Etudes et d'Expertise sur les Risques, l'Environnement, la Mobilité et l'Aménagement (Cerema)-EDF R&D (EDF R&D), and EDF (EDF)-EDF (EDF)
- Subjects
[SDE] Environmental Sciences ,010504 meteorology & atmospheric sciences ,[SPI] Engineering Sciences [physics] ,transport sédimentaire ,[SPI.MAT] Engineering Sciences [physics]/Materials ,fi ne sand ,01 natural sciences ,010305 fluids & plasmas ,[PHYS] Physics [physics] ,sediment transport ,clapage ,[SPI.MAT]Engineering Sciences [physics]/Materials ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,0103 physical sciences ,Modélisation numérique ,0105 earth and related environmental sciences ,sable fin ,[PHYS]Physics [physics] ,[SPI.FLUID]Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,[SPI.FLUID] Engineering Sciences [physics]/Reactive fluid environment ,modélisation nu- mérique ,modèle à deux phases ,two-phase fl ow model ,13. Climate action ,numerical simulation ,[SDE]Environmental Sciences ,dredged sediment release - Abstract
Hafenanlagen werden oft in Gebieten errichtet,wo die Wassertiefen gering sind, insbesondere inÄstuaren. Es ist dann notwendig, Ausbaggerungsarbeitendurchzuführen, um Schiffen die Zufahrtzu ermöglichen. Das ausgebaggerte Sedimentwird in einer vorher definierten Deponierungszonefreigesetzt. Wegen der Konzentration derSedimentwolke, die sich während der Freisetzungbildet (zu Beginn mehr als 350g/l) entsteht einEinfluss auf die Umwelt. Die chemische Zusammensetzungdes Wassers wird direkt beeinflusst.Nach der Freisetzung schlagen sich die Sedimenteunter einer sehr hoch konzentrierten Wolkenieder. Auf diesen Schritt des Niederschlags folgtein Einfluss auf die Sohle durch Bildung einesSuspensionsstroms.Der Zweck dieses Beitrags ist das Studium diesesPhänomens mittels numerischer Simulationenunter Verwendung eines Zwei-Phasen-Modellsfür den Sedimenttransport (Barbry et al., 2000 ;Chauchat et al., 2008 ; Nguyen et al., 2009). Esbasiert auf der Lösung der Erhaltungs- und Impuls-Gleichungen für jede Phase (Wasser undPartikel) und integriert dann die Interaktion zwischenPartikeln und Wasser. Ein Vergleich mitden experimentellen Konfigurationen von Villaretet al. (1997, 1998), ohne Strömung, zeigt, dassdie verschiedenen Schritte des Phänomens rechtgut ohne Modellierung, The port structures are often established in areaswhere water levels are fairly low, especially in estuaries.It is then necessary to perform dredging toallow ships accessing to the docks. The dredgedsediment is released over a predefined depositzone. Because of the concentration of the sedimentcloud appearing during the release, morethan 350 g/l at the beginning, there is an impacton the environment. The chemical composition ofwater is affected directly.After the release, the sediments settle under acloud of very high concentration. This settling stepis followed after impact on the bed by the formationof turbidity current. The purpose of this work is tostudy the phenomenon via numerical simulationsby 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 ofconservation and momentum equations for eachphase (water and particles) and then integratesthe interaction between the particles and the water.A comparison with the experimental configurationof Villaret et al. (1997, 1998), without current,shows that the different steps of the phenomenonare 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.
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- 2011
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