Structure saline, circulation et transport des sédiments en suspension dans un estuaire à coin salé chenalisé : L’estuaire de l’Adour

Saline structure, circulation and suspended sediment transport in a channelized salt-wedge estuary : the Adour river estuary

• Auteur / Autrice : Sophie Defontaine
• Direction : Benoit Liquet, Damien Sous
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mathématiques
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mathématiques et de leurs Applications [Pau]

Mots clés

Mots clés contrôlés

Adour, Estuaire de l' (France)

Modélisation CFD

Mots clés libres

Estuaire à coin salé

Circulation estuarienne

Stratification

Turbulence

Particules en suspension

Modélisation numérique

Stratification

Turbulence

Salt-wedge estuary

Estuarine circulation

Suspended sediment

Numerical modeling

Résumé

Les estuaires constituent un habitat unique pour une grande variété d'organismes vivants et des airesd'alevinage pour de nombreuses espèces marines. Cependant ils sont aussi très vulnérables. Dans lecontexte global de changement climatique et d'augmentation de la pression anthropique, lapréservation des écosystèmes marins et estuariens est une question fondamentale. Il est doncessentiel d'améliorer notre connaissance des processus hydrodynamiques qui contrôlent ladynamique et le renouvellement des masses d'eau dans les estuaires, ainsi que leur capacité àtransporter, expulser ou retenir les sédiments, les contaminants, les nutriments et les organismesvivants. Cette étude est principalement basée sur des données collectées dans l'estuaire de l'Adour,ainsi que d'un modèle numérique en trois dimensions, et a pour but d'étudier le fonctionnement decet estuaire. Les campagnes de terrain ont combiné des instruments ancrés au fond de l'estuaire surdes périodes longues et des mesures depuis un bateau, durant lesquels des données de vitesse,turbulence, salinité et concentration de sédiment en suspension ont été collectées. L'analyse desdonnées s'est concentrée sur la circulation à l'intérieur de l'estuaire et le transport des sédiments ensuspension. La circulation estuarienne est caractérisée par une grande variabilité de des champs devitesse et de salinité, qui donne lieu à un régime de coin-salé non-permanent. Il a été montré que lamarée et le débit de la rivière sont les forçages principaux de la dynamique de l'estuaire de l'Adour.La dynamique des sédiments en suspension est fortement liée à la circulation des masses d'eau, etvarie donc avec l'amplitude des marées et le débit du fleuve. Aucun bouchon vaseux n'a été observélors de cette étude, et les valeurs de concentration en sédiment observées sont très faiblescomparées à celles collectées dans d'autres estuaires tidaux.Un modèle numérique 3D réaliste de l'estuaire de l'Adour a été développé avec TELEMAC-MASCARET.Ce modèle a été calibré et validé grâce aux données collectées lors de cette étude. Une dynamiqueaussi complexe que celle de l'estuaire de l'Adour n'est pas facile à reproduire numériquement, enparticulier le gradient de densité non-permanent.

Estuaries constitute unique habitats for a large variety of living organisms and essential nurseries formany marine species. However, they are also very vulnerable. In the overall context of climate changeand a growing anthropogenic pressure, the preservation of estuarine and marine ecosystems is a keyissue. It is therefore essential to improve our knowledge of the hydrodynamical processes controllingthe dynamics and renewal of water masses in estuaries and their ability to transport, expel or retainsediments, contaminants, nutrients and living organisms.The present study is mainly based on a series of field experimental campaigns, complemented by 3Dnumerical modeling, in order to investigate the Adour estuary functioning.The field campaigns combined long-term bottom-mooring and boat surveys, during which velocity,turbulence, salinity and suspended sediment concentration data were collected.The data processing is focused on the analysis of estuarine circulation and suspended sedimentdynamics. The estuarine circulation is characterized by a strong variability of velocity and salinityfields, which results in a time-dependent salt-wedge regime. It was shown that river flow and tidesare the main drivers of the Adour estuary dynamics. The suspended sediment dynamics is stronglyrelated to the circulation of water-masses, and thus varies with the tidal amplitude and the river flow.No ETM was observed during this study, and SSC values are very low compared to other tidalestuaries.A 3D realistic numerical modeling of the Adour estuary was developed with the TELEMAC-MASCARETsuite of solvers. This model was calibrated and validated based on the field data collected during thisstudy. Such a complex hydrodynamics is not easy to reproduce numerically, especially the unsteadyvertical density gradient.