Entre 1999 et 2007, des campagnes de terrain ont eu lieu sur les plages de la Tama-rissi`ere, de S`ete et de Leucate. Lors de ces campagnes, deux types de courantom`etres ont ´et´e d´eploy´es. Des courantom`etres acoustiques `a effet Doppler (ADV) capables de faire des mesures ponctuelles dans l’espace et des profileurs de courant acoustiques `a effet Doppler (ADCP) qui peuvent mesurer le long d’un profil vertical dans la colonne d’eau.
I.4.1 Courantom`etre acoustique `a effet Doppler (ADV)
Le courantom`etre acoustique `a effet Doppler (Acoustic Doppler Velocimeter, appel´e ADV dans le reste de ce m´emoire) d´esigne un mat´eriel de mesure acoustique de la vitesse de l’eau en un seul point en utilisant l’effet Doppler.
L’´emetteur de l’appareil produit une onde acoustique r´efl´echie par les particules en sus-pension (s´ediments, plancton..) se d´epla¸cant `a la mˆeme vitesse que l’eau. Trois r´ecepteurs (figure I.16) d´etectent l’onde r´efl´echie dont la fr´equence est modifi´ee en fonction de la vitesse de d´eplacement du fluide. Cette diff´erence de fr´equence permet de d´eduire les trois composantes de la vitesse au point mesur´e form´e par une cellule de 14 mm de diam`etre.
Fig. I.16 – Vue de l’extr´emit´e d’un ADV et de ses 3 capteurs (source : F. Bouchette, campagne Leucate 2008).
En plus du dispositif de mesure de la vitesse, le syst`eme comprend un compas, un inclinom`etre, des capteurs de temp´erature et de pression. Le capteur de pression permet de d´eduire la valeur de la hauteur de la colonne d’eau situ´ee au dessus de l’appareil. As-soci´ees aux fluctuations de cette hauteur, les trois composantes de la vitesse permettent de calculer les hauteurs, p´eriodes et directions des vagues lorsqu’elles sont acquises `a une fr´equence d’´echantillonnage suffisante.
Les ADV que nous utilisons travaillent `a des fr´equences pouvant varier entre 1 et 64 Hz. Selon la fr´equence choisie, l’appareil peut donc mesurer jusqu’aux fluctuations turbulentes de la vitesse (la turbulence est consid´er´ee comme un ph´enom`ene de fr´equence sup´erieure `a environ 20 Hz). Plus la fr´equence d’´echantillonnage est forte et plus la dur´ee de vie des batteries de l’appareil est courte. Pour ´economiser les batteries, il est possible d’acqu´e-rir les donn´ees de mani`ere discontinue, les mesures sont faites alors par rafales (bursts) entrecoup´ees de p´eriodes de mise en veille de l’appareil. En pratique, l’´echantillonnage retenu est dict´e par un compromis entre la dur´ee des mesures et le nombre d’intervalles de mesure souhait´es par heure d’observation. Il a vari´e entre 2 Hz pour une campagne de 3 mois et 16 Hz pour une campagne de 1 mois.
Chapitre I : Introduction g´en´erale
Con¸cus pour r´esister `a l’action des vagues, les ADV peuvent ˆetre d´eploy´es dans la zone de d´eferlement. Nous les avons d´eploy´es face vers le sol, prot´eg´es par des cages lest´ees (figure I.17). La hauteur de l’appareil dans la colonne d’eau conditionne la position du point de mesure, celui-ci a vari´e entre 0.13 et 0.73 m du fond durant les campagnes r´ealis´ees dans le cadre de cette th`ese.
Fig. I.17 – Exemple de dispositif de mesure de la vitesse en deux profondeurs diff´erentes. Deux ADV et leurs batteries externes sont fix´es sur une cage submersible (source : F. Bouchette, campagne Leucate 2008).
I.4.2 Profileur de courant acoustique `a effet Doppler (ADCP)
Un profileur de courant acoustique `a effet Doppler (Acoustic Doppler Current Profiler, ci-apr`es ADCP) d´esigne un appareil de mesure des composantes de la vitesse du courant sur l’ensemble de la colonne d’eau en utilisant (comme pour l’ADV) l’effet Doppler. Plus exactement, la mesure se fait dans un certain nombre de cellules, c’est `a dire d’intervalles de colonne d’eau dont la hauteur varie en fonction des caract´eristiques de l’ADCP utilis´e et de ses r´eglages. Les valeurs de la vitesse obtenues dans chaque cellule permettent de reconstituer un profil vertical du courant.Au voisinage imm´ediat du capteur, la distance parcourue par le signal acoustique est trop faible pour pouvoir enregistrer une diff´erence temporelle significative et fournir une vitesse correcte. Une zone d’ombre existe donc entre le capteur et la premi`ere cellule de mesure. Cette zone d’ombre a une dimension comparable `a celle de la cellule de mesure. Elles d´ependent des param`etres d’utilisation mais aussi de la fr´equence de fonctionnement de l’appareil.
Une fr´equence ´elev´ee permet d’obtenir une zone d’ombre plus faible. Les ADCP que nous avons utilis´es fonctionnent `a 600 kHz et 1200 kHz avec des tailles de cellule d’environ 0.5
Chapitre I : Introduction g´en´erale
Certains ADCP permettent ´egalement de mesurer la pression et les caract´eristiques de la vitesse pr´es de la surface et par ce biais de fournir les caract´eristiques de la houle (hauteur, direction, fr´equence).
Les ADCP que nous avons utilis´es durant cette th`ese ont ´et´e d´eploy´es sur la plage de Leucate. Ils ont ´et´e pos´es sur le fond dans des cages anti-chalutage lest´ees, face vers le haut (figure I.18). Les donn´ees mesur´ees n’existent donc qu’`a partir d’une certaine dis-tance du fond (entre 0.6 et 0.8 m), `a cause de la hauteur de l’appareil et de la taille de la zone d’ombre, et s’´etendent jusqu’`a la surface de l’eau.
Fig. I.18 – Vue de trois ADCP ins´er´es dans des cages anti-chalutage lest´ees. Les capteurs sont les cercles rouges dirig´es vers le haut (source : F. Bouchette, campagne Leucate 2008).
I.4.3 Utilisation des donn´ees mesur´ees
Durant cette th`ese, nous nous sommes focalis´es sur des mesures moyenn´ees dans le temps sur plus d’une p´eriode de houle. Ce sont donc les moyennes `a l’´echelle d’une rafale et non pas les donn´ees brutes acquises `a haute fr´equence par les appareils qui ont ´et´e utilis´ees. Il n’y a pas eu d’´etude du signal turbulent ni mˆeme de la variation des vitesses `a l’´echelle de la p´eriode de la vague dans ce travail. En effet, les campagnes de mesure exploit´ees ont eu deux objectifs :
– fournir des informations caract´eristiques sur l’hydrodynamique `a l’´echelle de la cel-lule littorale des sites ´etudi´es ;
– valider les mod`eles num´eriques d´evelopp´es et utilis´es dans cette th`ese.
Pour la validation, les donn´ees mesur´ees ont dˆu ˆetre compar´ees `a des sorties de mod`eles num´eriques qui sont moyenn´ees dans le temps. Ces sorties de mod`eles ont pu ˆetre direc-tement compar´ees aux mesures des instruments moyenn´ees `a l’´echelle d’une rafale.
Chapitre I : Introduction g´en´erale