Récemment des appareils hydrographiques ont été déployés dans le secteur de la digue des Alliés à Dunkerque (59). Ces instruments sont des courantomètres houlographes.
- Mais quels sont les différents types d’instruments qui ont été utilisés?
- Que mesurent-ils
- Comment fonctionnent-t-ils ?
- A quoi servent-ils?
1. Quels sont les différents types d’instruments qui ont été utilisés ?
Trois types d’instruments ont été utilisés:
- Un S4 ADW qui a été déployé au large par 8m de profondeur
- Deux ADCP sur la plage
- Un Midas Valeport également sur la plage
2. Que mesurent-ils ?
De manière générale, les instruments peuvent mesurer:
- la vitesse et la direction du courant;
- la hauteur d’eau;
- la hauteur des vagues et leur direction de propagation;
- La période des vagues (temps entre deux crêtes de vague)
- la turbidité.
3. Comment fonctionnent-ils ?
Le S4 ADW et le Midas Valeport fonctionnent de la même manière
L’appareil génère un champ électromagnétique au niveau des capteurs ou du transducteur, et selon le principe de Faraday, lorsque l’eau et les particules en mouvement perturbent ce champ, ils produisent un courant électrique qui est proportionnel à la vitesse de l’écoulement. Ce qui permet donc d’obtenir des informations sur la vitesse du courant.
Chaque appareil possède également un capteur de pression. Ce capteur mesure le « poids » de l’eau sur l’instrument qui transforme l’information en hauteur de d’eau.
L’ADCP fonctionne différemment.
C’est un appareil dit « acoustique ». En effet, l’appareil envoi un signal acoustique dans la colonne d’eau. Ce signal va être renvoyé vers l’appareil par les particules en mouvements. L’appareil va pouvoir mesurer le temps de propagation et de réception du signal et en déduire, selon le principe de l’effet Doppler, la vitesse du courant. Contrairement aux deux autres instruments qui mesurent la vitesse du courant au niveau de l’appareil, l’ADCP peut nous donner des informations sur la vitesse du courant à plusieurs niveaux dans la colonne d’eau (tous les 10 à 20 cm par exemple). Ces informations sont capitales car on peut étudier comment circule l’eau au fond et en surface, car oui, il peut y avoir des différences !
Comme les autres appareils, il est également équipé d’un capteur de pression qui permet de mesurer la hauteur d’eau au-dessus de lui ainsi que la hauteur de la houle.
Ces 3 appareils sont programmés de telles sortes qu’ils enregistrent une information à une fréquence de 2 Hz, c’est-à-dire que toutes les demi-secondes, ils font une mesure!! Les logiciels fournis avec les instruments permettent ensuite de réaliser des « moyennes » sur des périodes de 10 à 15 min.
4. À quoi servent-ils ? Et Quelles sont les résultats de ce type de mesure ?
Étudions un exemple de données issues de ces instruments (à droite) (Cartier, 2011):
Contexte des mesures: Instrument déployé sur la plage à marée basse.
La hauteur d’eau
Ces données illustrent la variation de la hauteur d’eau au-dessus de l’appareil au cours du temps, du 13 novembre 2008 au 18 novembre 2008. On remarque que la courbe n’est pas continue, ce qui est tout à fait normal, l’appareil n’enregistre pas de données lorsqu’il est à l’air libre (marée basse). On observe bien la montée et la descente du niveau d’eau au cours des marées successives.
La hauteur de la houle et sa direction
Cette série temporelle permet d’apprécier la variation de la hauteur de la houle au cours du temps. On remarque une augmentation importante autour du 17/11/08 signifiant un coup de vent, la hauteur des houles atteint 0.8m environ. Les points rouges indiquent la provenance des houles. Ici elles proviennent essentiellement du secteur Ouest à Nord-Ouest (entre 270° et 360°N)
La période (en secondes)
C’est le temps qu’il y a entre deux crêtes de vague. Différent de la longueur d’onde qui est la distance entre deux crêtes de vague. Pour simplifier, la période nous informe sur le mode de formation de la houle. Une longue période indique une formation plus océanique alors qu’une courte période indique une formation très locale, par le vent. On parle de Houle du vent.
Les vitesses de courant
Les instruments nous permettent d’obtenir la vitesse moyenne et la direction, ainsi que les vitesses selon des axes bien précis. Ici, c’est la vitesse parallèle à la côte (longshore) et perpendiculaire à la côte (cross shore). Si la vitesse est positive, c’est que le courant va vers l’Est pour le courant Longshore et vers le large pour le courant cross shore (voir croquis ci-dessous à droite).
Comme il a été spécifié au-dessus, l’ADCP peut mesurer le courant dans la colonne d’eau. La figure ci-dessous à gauche, montre au cours d’un cycle de marée, la vitesse du courant dans la colonne d’eau. Plus la couleur est chaude, plus la vitesse est élevée. On observe que le courant possède une vitesse plus élevée au niveau de la surface qu’au niveau du fond. Pourquoi ? Parce que la vitesse au fond est ralentie par le frottement de l’eau sur le fond alors qu’elle l’est beaucoup moins en surface. De plus, le vent peut localement augmenter la vitesse de surface. On a donc une décroissance (logarithmique) de la vitesse du courant marin de la surface vers le fond.
5. Pourquoi faire de tels mesures?
Très bonne question !
En aménagement et dans la recherche scientifique dans le domaine littoral en général, il est capital de connaitre le fonctionnement hydrodynamique d’un site pour pouvoir mieux le gérer.
Un exemple concret, le dimensionnement d’une digue ! A quelle hauteur doit-on construire une digue ? quelle doit être la pente ? son épaisseur ? sa constitution ? La construction d’une digue doit être adaptée à l’environnement local et à son hydrodynamique.
Connaitre le régime des houles nous permet de savoir l’énergie que la digue doit encaisser, connaitre la hauteur d’eau nous permet de savoir à quelle est la hauteur minimale de la digue, connaitre les vitesses de courant permet de connaitre les vitesses de transport des sables au pied de l’ouvrage etc.
