Mémoire mécanisme du transport des sédiments marins

Mémoire pour l’obtention du diplôme d’étude approfondies en physique

Introduction générale
CHAPITRE I : MECANISME DU TRANSPORT DES SEDIMENTS MARINS 
I-1 LES SEDIMENTS MARINS
I-2 PROVENANCE ET NATURE DES SEDIMENTS MARINS
I-3 DYNAMIQUE DU TRANSPORT DES SEDIMENTS
I-4 PHENOMENES RESPONSABLES DU TRANSPORT DES SEDIMENTS MARINS
I-5 DIFFERENTS MODES DE TRANSPORT
I-6 LES FLUX D’ECHANGES ENTRE LE FOND SEDIMENTAIRE ET LA SUSPENSION
CHAPITRE II : SIMULATION DU TRANSPORT DES SEDIMENTS COTIERS
II-1 IMPACTE DE QUELQUES PARAMETRES SUR LE TRANSPORT DES PARTICULES
II-2 SIMULATION DU TRANSPORT EN SUSPENSION
II-3 SIMULATION DU TRANSPORT PAR CHARRIAGE
II-4 ETUDE DE LA FORMATION DES DUNES
CHAPITRE III : RESOLUTION NUMERIQUE 
III-1 LES EQUATIONS A RESOUDRE
III-2 RESOLUTION NUMERIQUE DE L’EQUATION DU Transport EN SUSPENSION
III-3 RESOLUTION NUMERIQUE DE L’EQUATION DU Transport PAR CHARRIAGE
III-4-1 METHODE DE RESOLUTION DE L’EQUATION
CHAPITRE IV : RESULTAT ET INTERPRETATION 
IV- 1 NUMERISATION DES PARAMETRES DE SIMULATION
IV-2 RESULTATS SUR LE TRANSPORT PAR CHARRIAGE
IV-3 RESULTATS SUR LE TRANSPORT EN SUSPENSION
IV-4 ANALYSE GLOBALE DES RESULTATS
IV-5 COMPARAISON DE NOS RESULTATS AVEC D’AUTRES MODELES PREDEFINIS
IV-6 EVALUATION DE LA COTE DU FOND
Conclusion générale

Rapport PFE, mémoire et thèse avec la catégorie mécanique physique

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Mots clés : Débit, sédiment, taux de transport, charriage, suspension, zone littorale, vitesse orbitale de la houle, vitesse moyenne du courant, interaction courant –houle, vitesse de sédimentation, évolution du fond, contrainte de cisaillement, vitesse de frottement, mouvement hydrodynamique.

MECANISME DU TRANSPORT DES SEDIMENTS MARINS

Les sédiments marins sont soumis aux mouvements des marées, des courants marins et de la houle. Ils sont ensuite transportés du large vers les côtes.
Le but de ce chapitre préliminaire de notre travail est de définir :
– Les différentes catégories des sédiments et des écoulements de l’univers marin
– les différentes forces qui influent le mouvement des sédiments dans la mer.
– Les différents modes selon lesquels les particules sont transportées
– Et enfin les différents phénomènes responsables du transport

LES SEDIMENTS MARINS

Les sédiments sont issus de l’altération des formes continentales superficielles et de l’activité biologique in situ, etc.
L’altération constitue l’ensemble des mécanismes qui libèrent les particules des roches et soustraient les éléments dissous à la surface terrestre.
La sédimentation est définie comme le processus de séparation sous l’influence de la pesanteur et de la force de frottement d’une phase déposée solide ayant une densité plus grande que la phase fluide qui le contient [7]. La phase solide est constituée par des petites particules de taille de l’ordre du mm. Ces particules sont parfois agglutinées les unes des autres ; mais la plus part du temps les particules sont distantes les unes des autres et les interactions entre particules sont généralement faibles, ces interactions augmentent si la distance inter particulaire diminue.

PROVENANCE ET NATURE DES SEDIMENTS MARINS

Les provenances des sédiments marins sont différentes :
– Le sable de mer provient de la destruction des roches aquatiques par les courants marins et les forces des marées. Il est aussi composé de silice et de minéraux lourde ainsi que des fragments coquillés de calcaire
– Les galets et les boues viennent des côtes. Et la destruction des coquillages est responsable de fractions coquillées des sables
– Les limons et les vases dont la taille est trop faible proviennent des poussières, des particules micro biologiques et minérales
Les sédiments marins sont de nature très variée selon le type de solide dont ils proviennent et sont dominés généralement par les sables silicates, les quartz, les minéraux argileux et les carbonates d’origine biogénique.
Selon CHAUCHAT (2007) [1], le spectre granulométrique est très étendu, depuis les fines poussières jusqu’aux gigantesques blocs ; et les sédiments ont des formes très variées : ils sont curvilignes, allongés, aplatis ou en feuillets mais rarement sphériques. Ces formes compliquent beaucoup la mesure de la taille des particules et introduisent des incertitudes. L’analyse des tailles fait appel à une échelle partagée en classe granulométrique, dont la progression est géométrique par commodité historique. La progression la plus utilisée est celle de Wentworth pour la quelle chaque classe correspond à un diamètre du double ou de la moitie de la classe voisine (cf. figure I-1)
De plus on distingue deux configurations de sédiments:
-les sédiments cohésifs
-les sédiments non cohésifs
En milieu aqueux contenant de sel dissout, les particules se ressemblent en flacon de 0.5à1.5mm et sédimentent avec des vitesses beaucoup plus grandes (environ 10à1000fois) que lorsqu’elles ont été séparées. Ce phénomène porte le nom de floculation ; il varie en fonction de la concentration des particules. Lorsque la concentration devient trop forte les grains se gênent dans leur chute et la vitesse de chute diminue. On dit dans ce cas que les sédiments sont cohésifs. Ces vitesses de chute sont également très grandes en écoulement turbulent qu’en écoulement laminaire On note que ces genres des particules ont des diamètres sédimentologiques individuellement petits.
Dans le cadre de notre étude nous nous intéressons particulièrement aux sédiments de taille supérieure ou égale à 0.0625mm. Ce genre de grains peuvent être soumis à des forces d’interaction qui leurs permettent de bouger indépendamment les uns des autres. Ils portent donc le nom de sédiments non cohésifs La figure I-1 nous donne la classification des sédiments par taille selon l’échelle de Wentworth..

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