Modélisation et optimisation de structures flottantes pour l'aide à la décision d'aménagement portuaire

par Hassan Diab

Thèse de doctorat en Matériaux, Mécanique, Optique et Nanotechnologie

Sous la direction de Pascal Lafon et de Rafic Younes.

Soutenue le 12-07-2016

à Troyes en cotutelle avec l'Université libanaise , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube) , en partenariat avec Région Champagne-Ardenne (Collectivité territoriale) .

Le jury était composé de Pascal Lafon, Rafic Younes, Fadi Geara, Philippe Sergent, Fadi Haj Chehade, Abdelatif Ouahsine.

Les rapporteurs étaient Fadi Geara, Philippe Sergent.


  • Résumé

    L’objectif de cette thèse était de proposer une contribution dans le domaine de la modélisation du comportement de digues flottantes permettant d’optimiser le positionnement et le dimensionnement de ces structures. La finalité étant de participer à la définition d’outils d’aide à la décision pour l’aménagement portuaire destiné à la protection des installations. Nous avons proposé un nouveau modèle de comportement de digues flottantes. Ce modèle de comportement simple et efficace combine deux modèles. Le premier est un modèle de Berkhoff étendu et amélioré qui prend en compte les effets de frottement au fond, de bathymétrie fortement variable et de déferlement. Il permet d’évaluer dans le plan horizontal du port la propagation de la houle. Le second est un modèle décrivant le comportement hydrodynamique d’une digue flottante dans le plan vertical de sa section transversale. Une étude paramétrique a permis de valider globalement ce nouveau modèle. Nous avons proposé ensuite une démarche d’optimisation spécifique basée sur une formulation multicritère du problème d’optimisation et utilisant des techniques de méta modélisation et un algorithme stochastique pour accélérer les calculs. Le front de Pareto obtenu permet pour un port donné, de déterminer la capacité maximale d’absorption de la houle et les dimensions de la plus petite digue

  • Titre traduit

    Modeling and optimization of floating structures for decision making in harbor development


  • Résumé

    The objective of this thesis is to add a contribution in the field of modeling of the behavior of floating breakwaters, in order to optimize the positioning and sizing of these structures. It is aimed to participate in the definition of the decision making techniques in harbor development intended to the protection of installations. A new model for the behavior of floating breakwaters is proposed. This simple and efficient behavior model combines two models: The first is an extended and improved Berkhoff model that takes into account the effects of bed friction, highly variable bathymetry and wave breaking so that the propagation of waves in the horizontal plane of harbor is evaluated. The second model describes the hydrodynamic behavior of a floating breakwater in the vertical plane of its cross section. A parametric study is used to globally validate the new model, after which a specific optimization approach based on a multi criteria formulation of the optimization problem is proposed. Meta-modeling techniques and stochastic algorithm are together employed to speed up the calculations. The obtained Pareto front allows, for a given harbor, to determine the maximum absorption capacity of waves and the dimensions of the smallest breakwater


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