MODELISATION DE LA CIRCULATION DANS LE GOLFE DE FOS - Promotion 2002

ECOLE SUPERIEURE D’INGENIEURS DE MARSEILLE


Option : Génie Marin

Promotion 2002













èmeRAPPORT DE STAGE 3 ANNEE :


MODELISATION DE LA CIRCULATION

DANS LE GOLFE DE FOS








Caroline ULSES


11 mars – 6 septembre 2002






1 2Tuteurs de stage : Patrick MARSALEIX et Christian GRENZ







1Laboratoire d’Aérologie

2Laboratoire d’Océanographie et de Biogéochimie


ECOLE SUPERIEURE D’INGENIEURS DE MARSEILLE


Option : Génie Marin

Promotion 2002













èmeRAPPORT DE STAGE 3 ANNEE :


MODELISATION DE LA CIRCULATION

DANS LE GOLFE DE FOS








Caroline ULSES


11 mars – 6 septembre 2002






1 2Tuteurs de stage : Patrick MARSALEIX et Christian GRENZ




1 2
Laboratoire d’Aérologie Station Marine Endoume
14, avenue Edouard BELIN Laboratoire d’Océanographie et de Biogéochimie
Rue Batterie des Lions 31400 TOULOUSE

13007 MARSEILLE


REMERCIEMENTS







Je tiens à remercier, en premier lieu, Christian GRENZ et Patrick MARSALEIX pour m’avoir proposé
ce sujet de stage, ainsi que Robert DELMAS pour m'avoir accueillie au sein du Laboratoire
d'Aérologie.

Je remercie, tout spécialement, mes responsables de stage, Patrick MARSALEIX, et Christian GRENZ
pour leur aide tout au long de mon étude.

Je tiens à remercier également tous les membres de l’équipe d’océanographie côtière : Claude
ESTOURNEL, Francis AUCLAIR, Claire JULLIAND et Ivane PAIRAUD pour leur aide, leur
disponibilité et leur gentillesse.

Un grand merci à Jean-Jacques NAUDIN pour nous avoir fourni les données de la campagne RHOFI.

Je remercie également David NERINI, pour ses conseils et les informations concernant l’Etang de
Berre qu’il nous a communiquées, Florent LYARD, Laurent ROBLOU et Julien LAMOUROUX pour
m’avoir épaulée dans l’exploitation des champs du modèle ALADIN.

Je remercie Catherine LE NORMANT, ingénieur au GEH Basse Durance pour ses informations
concernant le canal de St Chamas.

Enfin, mes remerciements s’adressent aussi aux informaticiens Serge PRIEUR et Laurent CABANAS.

Caroline ULSES Laboratoire d'Aérologie

SOMMAIRE

INTRODUCTION.....................................................................................................................................................................3

CHAPITRE 1
LE LABORATOIRE D’AEROLOGIE.................................................................................................................................5
1.1 LE LABORATOIRE D’AEROLOGIE..............................5
1.2 L’EQUIPE D’OCEANOGRAPHIE COTIERE...................................................................................................................6
1.2.1 Développement du modèle SYMPHONIE .....................................................................................................6
1.2.2 Dynamique du panache du Rhône..................7

CHAPITRE 2
CARACTERISTIQUES DU GOLFE DE FOS....................................................................................................................9
2.1 UNE BATHYMETRIE COMPLEXE :............................. 10
2.2 LES VENTS DOMINANTS............................................ 10
2.2.1 Vents de secteur Nord-Ouest.........................................................................................................................10
2.2.2 Vents de secteur Sud-Est................................10
2.3 LES APPORTS D'EAU DOUCE...................................................................................................... 11
2.3.1 Les apports d'eau douce du Rhône...............................................11
2.3.2 Les apports d'eau douce du canal de Caronte...........................11
2.4 LA STRATIFICATION DE LA COLONNE D'EAU.......... 12
2.5 LA CIRCULATION GENERALE DANS LE GOLFE DU LION....................................................................................... 12

CHAPITRE 3
LE MODELE NUMERIQUE ............................................................................................................................................... 14
3.1 PRESENTATION DU MODELE NUMERIQUE............... 14
3.1.1 Conservation de la masse..............................................................................................................................14
3.1.2 Conservation du mouvement.........................14
3.1.3 Equation de densité.........................................15
3.1.4 Equation de la turbulence..............................15
3.1.5 Conditions aux limites....................................................................................................16
3.1.6 Conditions à l'entrée du fleuve et des canaux............................18
3.1.7 La grille du modèle.........................................18
3.1.8 Initialisation et forçage..19
3.2 INTERCOMPARAISON ENTRE SYMPHONIE ET UN MODELE EXISTANT.............................................................. 20
3.2.1 Effet d'un vent de secteur Nord -Ouest.........................................20
3.2.2 Effet d'un vent de secteur Sud-Est................................................................................21

CHAPITRE 4
ÉTUDES DE SENSIBILITE................................................................................................................................................. 22
4.1 CONSTRUCTION DE GRILLES.... 22
4.1.1 Les grilles.........................22
4.1.2 Algorithme d’interpolation............................................................................................................................23


ème 1 Rapport de stage 3 année ESIM option Génie Marin Caroline ULSES Laboratoire d'Aérologie
4.2 INFLUENCE DES ELEMENT S CARACTERISTIQUES DE BATHYMETRIE ET DU TRAIT DE COTE............................ 24
4.2.1 Influence des digues........................................................................................................................................24
4.2.2 Influence du They de la Gracieuse...............................................24
4.2.3 Conclusion........................................................................................................................25
4.3 AMELIORATION DE LA BATHYMETRIE.................... 25
4.4 LA COORDONNEE VERTICALE SIGMA GENERALISEE............................................................. 27
4.4.1 Introduction de la coordonnée sigma généralisée dans le modèle.........................27
4.4.2 La coordonnée sigma généralisée appliquée au Golfe de Fos................................................................28

CHAPITRE 5
INFLUENCE DES APPORT S D'EAU DOUCE / CAS ACADEMIQUES ................................................................. 32
5.1 SIMULATIONS AVEC UN VENT DE SECTEUR NORD-OUEST................................................... 33
5.1.1 Simulation 1 .....................................................................................................................33
5.1.2 Simulation 2 : Influence des apports de Caronte......................36
5.2 SIMULATION AVEC UN VENT DE SECTEUR SUD-EST............................................................. 37
5.3 SSUD-SUD-OUEST............................................... 38
5.4 SNT TOURNANT DE 120° A 330°.................... 40
5.5 CONCLUSION.............................................................................................................................. 42

CHAPITRE 6
IMBRICATION DE MODELES / CAS REALISTES ..................................................................................................... 43
6.1 INITIALISATION ET FORÇAGES................................. 43
6.1.1 Imbrication de modèles..43
6.1.2 Forçage fluvial................................................................................................................................................44
6.1.3 Forçage atmosphérique.44
6.2 RESULTATS................................................................................................................................................................. 45
6.2.1 Situation initiale..............45
6.2.2 Phase d’entrée d’eau douce dans le Golfe.45
6.2.3 Situation du 26 à 18 h.....46
6.2.4 Phase d’évacuation des eaux rhodaniennes vers le large........................................................................47
6.2.5 Evolution de la structure verticale............