Modelling of wave loads and hydraulic performance of vertical permeable structures

L'objectif scientifique de cette these est de caracteriser l'influence du mascaret sur l'ecoulement, sur les sediments en suspension et sur les depots sedimentaires. Une double approche a ete menee couplant une etude du mascaret dans la baie du Mont-Saint-Michel (MSM) et des modelisations en canal. Les resultats mettent en evidence des variations de contraintes turbulentes et visqueuses associees a des phases de decelerations importantes apres le passage du mascaret. Grâce a des developpements methodologiques et instrumentaux (calibrations, prelevements), notre etude a pallie au probleme de mesures dans des ecoulements charges et turbulents. Des mesures directes dans la colonne d'eau ont permis de quantifier le transport sedimentaire au passage du mascaret et de proposer un nouveau modele d'evolution des concentrations en matieres en suspension (MES) dans un estuaire soumis a un mascaret (a court et long terme). Ce modele met en evidence un pic de MES au passage du front et une zone de turbidite maximum encore jamais decrite dans la baie du MSM. La capacite de transport de cet ecoulement est confirmee par la gamme etendue de la granulometrie des MES (jusqu'a des sables fins). Les processus impliques dans l'erosion et la deformation des depots sedimentaires sont decrits (liquefaction et tassement) et expliques a l'aide des resultats acquis sur l'hydrodynamique du phenomene.

Propriétés hydrodynamiques du mascaret et de son influence sur la dynamique sédimentaire Une approche couplée en canal et in situ (estuaire de la Sée, Baie du Mont Saint Michel)

This paper presents new tests on a perforated vertical wall caisson. The tests aim at evaluating the reduction of the reflection coefficient caused by different perforations. The reflection coefficient is estimated using the novel nonlinear methods proposed by Lykke Andersen et al. (2017) and Eldrup and Lykke Andersen (2019). The structure under investigation is, at prototype scale, 21.50 m high, 35.55 m long and 13.90 m wide, divided into 3 rows of 8 cells. The caisson has a recurved ‘nose’ and air vents on the parapet wall. An identical plain wall caisson without absorbing chambers is also tested for comparison. Two-dimensional laboratory tests have been carried out at Department of Engineering of Roma Tre University with both irregular and regular waves, reproducing mild wave conditions and design wave conditions. Two water levels have been used, reproducing the mean water level and a set-up condition of +0.5 m. Four structural layouts are tested in order to study various perforation types. Furthermore, the effect of the wave obliquity and of the short crestedness on the reflection coefficient is discussed using some 3D laboratory data obtained back in the 1995 but not published before.

https://vbn.aau.dk/ws/files/317018149/Laboratory_Tests_on_the_Reflection_Coefficient_of_a_Perforated_Caisson.pdf

Laboratory Tests on the Reflection Coefficient of a Perforated Caisson

ARPEC: A novel staggered perforated permeable caisson breakwater for wave absorption and harbour flushing

Parmi l'ensemble des ouvrages verticaux soumis a la houle, les caissons Jarlan representent le type de structure le plus frequemment construit en France au cours des trois dernieres decennies. Ces ouvrages sont le siege de phenomenes hydrauliques complexes, ce qui rend leur dimensionnement particulierement delicat, notamment sous l'influence des houles obliques. L'objet du present travail est de proposer une modelisation, par la methode des elements finis, des phenomenes les plus pertinents, visant a determiner a chaque instant l'allure du plan d'eau dans le voisinage immediat de l'ensemble des parois compo-sant l'ouvrage, afin de pouvoir calculer dans une phase ulterieure, les efforts locaux et glo-baux s'exercant sur la structure. Deux modeles numeriques bidimensionnels verticaux et un modele bidimen-sionnel horizontal ont ete developpes pour couvrir l'ensemble des phenomenes a traiter. Il s'agit de modeles stationnaires travaillant avec une houle monochromatique. Les phenomenes de perte de charge et de dissipation induites par la pre-sence des perforations sont prises en compte a travers leur influence globale, moyennee sur une periode et quantifiee en termes de consommation de flux d'energie. L'exploitation du modele horizontal, qui est couple a un modele classique de Berkhoff a necessite la formulation de nouvelles conditions aux limites pour les frontieres ouvertes, notamment en raison du caractere multidirectionnel de la reflexion des ouvrages composes de caissons Jarlan. Les modeles numeriques ont ete valides sur la base de resultats obtenus lors d'essais en modeles reduits physiques, en particulier ceux de l'Universite du Havre et ceux realises a la SOGREAH concus precisement a cette fin.

/pdf/modelisation-numerique-du-comportement-hydraulique-des-4y3ul4wz97.pdf

H. Tabet Aoul

Papers

Perforated caisson breakwaters: wave loads and hydraulic performance