SENSITIVITY OF HYDRODYNAMIC AND SEDIMENT TRANSPORT MODELS TO UNCERTAINTIES IN BOTTOM SEDIMENTS CHARACTERIZATION

SENSIBILITE D 'UN MODELE HYDRO-SEDIMENTAIRE AUX INCERTITUDES LIEES A LA CARACTERISATION DES SEDIMENTS DE FOND

Nicolas Guillou (1) , Georges Chapalain (1) , Alain Leprêtre (2)

1 CETMEF - Centre d'Études Techniques Maritimes et Fluviales
2 Laboratoire d'Ecologie Numérique et d'Ecotoxicologie

An original method coupling a spherical factor analysis and a series of kriging is applied in the English Channel to the spatial interpolation of a sampled grain size distribution dataset. The number of factorial axes produces various spatial repartitions of bottom sediments numerically degraded with respect to the original data. These surficial sediments characterizations varying by their correlation degrees towards the sampled data are integrated to a hydrodynamic and sediment transport model. The modeling procedure is based on the coupling of the three-dimensional tidal circulation model COHERENS with multicomponent sediment transport modules. The analysis identifies the variability of "key" parameters of (i) hydrodynamic like the bottom roughness, the current amplitude and the bottom shear stress and (ii) sediment transport such as bedload and suspended load transport rates. A low sensitivity of current predictions is obtained. This result contrasts with the noticeable variability of sediment load transport rates exacerbated for the suspension load. RESUME Sensibilité d'un modèle hydro-sédimentaire aux incertitudes liées à la caractérisation des sédiments de fond Une technique originale couplant une analyse factorielle sphérique et une série de krigeages est appliquée en Manche à l'interpolation spatiale des distributions granulométriques échantillonnées. Le nombre d'axes factoriels retenus dans la méthode détermine différentes répartitions spatiales des sédiments de fond numériquement « dégradées » par rapport aux données d'origine. Ces caractérisations du substrat superficiel variant par leur degré de corrélation aux données mesurées sont intégrées à un modèle hydro-sédimentaire. La modélisation repose sur le couplage des codes de circulation tridimensionnelle de marée COHERENS à des modules de transport sédimentaire multiclasse. L'analyse porte sur la variabilité à la caractérisation du substrat des paramètres « clés » (i) de l'hydrodynamique tels que la rugosité, l'intensité des courants et le taux de cisaillement près du fond et (ii) du transport sédimentaire tels que les taux de transport en charriage et en suspension. Les prédictions courantologiques présentent une faible sensibilité à la restitution du substrat de fond. Ce résultat contraste avec la variabilité remarquable des taux de transport sédimentaire exacerbée pour la suspension. SimHydro 2010: Hydraulic modeling and uncertainty, 2-4 June 2010, Sophia Antipolis-Guillou, Chapalain et Leprêtre-Sensitivity of hydrodynamic and sediment transport models to uncertainties in bottom sediments characterization

Mots clés: numerical modeling; English Channel; heterogeneous sediments; tide; bedload; suspension load

Domaines: Ingénierie de l'environnement; Physique mathématique [math-ph]; Mécanique des fluides [physics.class-ph]; Mathématiques générales [math.GM]; Modélisation et simulation; Océanographie; Océan, Atmosphère; Physique Atmosphérique et Océanique [physics.ao-ph]; Calcul [stat.CO]

Nicolas Guillou, Georges Chapalain, Alain Leprêtre. SENSIBILITE D 'UN MODELE HYDRO-SEDIMENTAIRE AUX INCERTITUDES LIEES A LA CARACTERISATION DES SEDIMENTS DE FOND. Hydraulic modeling and uncertainty, 2010. ⟨hal-01889805⟩