11. Estimation du courant - SCS

Les états de mer naturels
11 - Estimation du courant
11.
Estimation du courant
11.1.
Différents types de courants
Les courants marins sont d'origines très diverses et sont extrêmement
difficiles à modéliser. En ce qui concerne l'étude du comportement des
structures marines, quatre types de courants peuvent être considérés :
Les courants de marée, périodiques en intensité et en direction. Ils
dépendent essentiellement du site.
Les courants générés par le vent qui, de par leur nature, sont
importants en surface et décroissent rapidement avec la profondeur.
Les courants permanents ou saisonniers (grands courants océaniques,
courants de compensation, ...). Ils dépendent du site.
Les courants côtiers dus à la houle.
Dans la suite, seuls les deux premiers types de courants sont considérés.
11.2.
Courants de marée
Les courants engendrés par la marée dépendent de la profondeur et des
caractéristiques du site.
Leur direction à la surface est une fonction périodique du temps. En effet,
la périodicité de la marée jointe à la force de Coriolis modifie
constamment la direction du courant qui peut prendre toutes les valeurs
de 0° à 180°.
L'intensité du courant varie, elle aussi, périodiquement mais son
maximum dépend du coefficient de marée.
Il est donc possible, à partir d'observations sur le site ou de tables
préétablies de connaître les caractéristiques d'un cycle de marée
(coefficient, direction, et amplitude maximum du courant de surface) à
partir desquelles se déduit heure par heure l'évolution du courant.
Le courant de marée affecte toute la tranche d'eau, mais son intensité
varie avec la profondeur. La loi de variation généralement utilisée, dans le
cadre des études de structures marines, est linéaire :
(11.1)
V ( z ) = Vs
h+z
h
expression dans laquelle Vs est l'intensité du courant estimé en surface et
h la profondeur.
Jean Bougis - Ingénieur Conseil
06650 Opio
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Les états de mer naturels
11.3.
11 - Estimation du courant
Courants engendrés par le vent
Le vent engendre, par nature, un courant de surface d'intensité aléatoire.
Deux effets interviennent simultanément.
Le vent moyen provoque le déplacement des masses d'eau par friction.
Ce déplacement n'est significatif que pour des valeurs suffisantes de
l'intensité et de la durée du vent. Les effets d'inertie engendrent un retard
important entre le moment où le vent souffle et l'établissement du courant
résultant.
La force de Coriolis tend à dévier le courant par rapport à la direction
moyenne du vent (vers la droite dans l'hémisphère nord). L'intensité du
courant décroissant avec la profondeur, cette déviation augmente pour
atteindre, à une certaine profondeur, une direction opposée à la direction
de surface, mais l'intensité à cette profondeur est très faible.
Le courant affecte une tranche d'eau d'épaisseur h0 qui peut aller jusqu'à
50 mètres. Le profil de vitesse généralement retenu est linéaire entre la
surface libre et h0 :
(11.2)
V ( z ) = Vc
h0 + z
h0
expression dans laquelle Vc est l'intensité du courant estimé en surface.
C'est une variable aléatoire qui peut être reliée à la vitesse du vent à 10
mètres d’altitude V10 par :
(11.3)
Vc = 0.02 V10
Figure 11.1 : Spirale d'Ekman : Profil du courant
dû au vent.
Jean Bougis - Ingénieur Conseil
06650 Opio
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