M O D E L I S A T I O N N¡¯UMERIQUE D E L...
M O D E L I S A T I O N
N¡¯UMERIQUE
D E L A C I R C U L A T I O N D E MAREE
E T D E L A DISI¡¯ERSION D U S E L
D A N S
L ¡¯ E S T U A I R E D U F L E U V E S E N E G A L
B e r t r a n d M i l l e t
CENTRE DE RECHERCHES OCEANOCRAI'HIQUES DE DAKAR-THIAROYE
JUIN 1393.
----.--
-_- _-_---
---l_------- _-.-
t
t
I ..-. I.__-.--- .----._-.--.-
--AVANT pRopos .-.
--.--.--------t
Ce
doc¨¹ment d e
trav ?il e s t
propos¨¦
p ?LXr
g¨¹ide ? la
compr¨¦hension du mod¨¨le num¨¦rique bidimensionnel t-ertical de
circ¨¹? ?tiOn e t
de dispersion mis en place sur
la
purtie
estua ?ienne du Fleuve Sen¨¦gal.
Les enregistrements effectu¨¦s sur le terrain pour d¨¦finir
.!e cholh du mod¨¨le et permettre son calage et sa validation,
? i n $c 1
q¨¹e
les
formulations
math¨¦matiques
et
les
r
C ? ?ElCteriStiqiieZi
num¨¦riques
du
mod¨¨le,
sont
ici
pr¨¦sent¨¦s
r ?pidement
e ii
+bant qu "infarmations
destin¨¦es aus ¨¦ventuels
774. : 1 :
L4 LAA. I s ?teu ?s dii m ?dele.
A f i n d e
mettre en
oeuvre le
mod¨¨le
sel ?n
la
n ?t;ce
T\\nt\\rt Y.-. 'n '
LjL uLabaee; ? 1 8 fin de ce document, l'utilisateur devra disposer
d ii
mcdule ex¨¦cutable SEN.EXE op¨¦rationnel
SGUS
1 E!
s:,-st¨¨me
d'eaploit ?tion IIS/CCS,
ainsi que des copies types des fichiers
d' ent ?¨¦e
SALIXIT.TXT
et
EIAREE.TXT et de
sortie
ELE\\I . TXT >
Iv' 1 1 IL' , T \\- 'r
LL1, VITV.TXT et SAL.TXT.
___--..--
l--¡®--
1
1 _.---____--____
-.--p.---.-----I
!!E!!EY-
- INTRODUCTION
p: 3
- CAXPACXES D'ENRECISTREMERTS EN CC)"T"'T"rU
I" 111"
p: 4
- CARACTERISTIQUES DU HVDELE NUMERIQUE
p: 6
- NVTICE
D'UTILISATIC?;
DU
XVDELE
p¡¯. 2
- REFERENCES
DT L)T rm-~p~nuTnlrE~
U.LL~U.i.¡°C¡® L. * LLrq¡±
p: 10
~---_I-.---_-.--.-. -..- -.-.-- -
1
INTRODUCTION
i
Vi ?e
¨¦ t¨¹de
-,,. ,;.A: ,,..;,3 ;,c.; ..c.
d¡¯ envl ? ?~nement
c s t
I
plc¡¯I lu.La%- .i ~~¡®illc411 ¡®
ne:lec?
dep¨¹ 1 s l e d ¨¦ b u t d e l¡¯an;;¨¦a ?JiJP,, s u ? lu pu ?tie at. ?l d ¨¹ Cle¨¹ve
C¡¯
,en¨¦g ?l,
e n t r e l e b ? ? ? ?ge d e Vi¨¹iii ? et l¡¯ei ?tb ?¨¹ ?h¨¹ ?e d¨¹ F?eu:e.
Cette
¨¦ t ¨¹ d e
?
p ?ur
ob.jectif d'¨¦ ? ?luer
le s
no¨¹we 11 2 3
z ?ract¨¦ ?istlques
¨¦COlC;.4 .-.*.,-%r.
,= .L y LI c .T d e cette
p ? ?tie ?v ??
du Fleu ?e,
yai demeure la seule & i*onsi:r.,-er un type de fonctionnement
est¨¹a ?len, apr¨¨s la mise en service du b ? ? ?age de SiZiZi&,
L'¨¦tude, ¨¤ la fois physique et biologiq¨¹e, ?onsiste en un
? ?.¨¹p? ?ge
entre
le
comportement
des
pe¨¹plemez ?ts
phytoplanctaniques, et les sra ?iat.ions des c ?nditions physiques
de l'environnement e S t ¨¹ ? r i. C 2 .
C'est
?insi q¨¹e
1 ' ¨¦~\\-olutlon a
diff¨¦rentes
¨¦chelles d'espnce et de temps, de
la biomasse
chlorophyllienne et
de la
diversit¨¦
taxinomique
du
phytoplancton
sera
confr ?nt¨¦e
Elu:<
¨¦vol¨¹tions
spatiales
et
temporelles de la circulation des eaux et des ¨¦changes entre
les masses d'eau douce et marines.
L'accent
est
mis
s¨¹r
la
reconn ?issance
et la
quantification des diff¨¦rents
t-v,-
bJyes
de processus physiques
(advection longitudinale,
diffusion turbulente verticale) et
biologiques
(s¨¹ccession
autochtone
d'esp¨¨ces,
s¨¦quences
sp¨¦cifiques
allochtone),
impliqu¨¦s
dans le
nouveau
fonctionnement de cet ¨¦cosyst¨¨me perturb¨¦, et susceptibles
d'en d¨¦crire la forte variabilite.
C'aut ?e
part,
'fi
*
m;se
en
place
d'une
mod¨¦lisation
num¨¦ ?iq¨¹e
de la propicatl on de m¨¹r¨¦e et de 1~ dispersion du
sel dans
cette
partie
"estuarj.enne"
du
Fleuve,
doit enfin
permettre de
g¨¦n¨¦ ?¨¹l i SC i¡®
da.ns
l'esp ?ce
et
16'
F<.emps
les
r¨¦sultats
(-7 t
les
?on ?epts
.-TL s s ¨¹ s
du
c. G ¨¹ p 1 n g e
entre les
obserrations
ins+~ ?riti~~;-;EeJ
.,hT~+..,.l ,.Y.-+ .
.
LJiL3 bvkJLcrllL Loni.ques
e t
hydroclimatiques.
L'¨¦tude est men¨¦e dans !.e cadre des uctirit¨¦s de Recherche
du Centre de Recherches Cc¨¦anographiques de Dakar-Thiuroye
entre
?v ? i 1
198V et
septembre
!Cl01
Jl t
et ?
b¨¦n¨¦fici¨¦
d' ¨¹ n
financement du Minist¨¨re
franq ?is d e l ? Recherche,
d'un
financement du Minist¨¨re
fran ?ais de l'Environnement et d'une
contribution de 1'UR 2C de ?'CRSTOM.
La partie biologique de l'¨¦tude est men¨¦e par Phi!ippe
Cecchi et Daniel Corbin, Les r¨¦sultats des premi¨¨res campagnes
de
mesures
sont
publi¨¦es
SOUS
1.2
fO ?iX
d'¨¹n
Document
d'Archives
du CROI?T (Corbin et Cecchi 1991). L'ensemble des
r¨¦sultats et interpr¨¦tations
seront publi¨¦s en octobre 1991
dans le cadre du m¨¦moire de th¨¨se de Philippe Cecchi, gr¨¦sent¨¦
devant l'Universit¨¦ de Montpellier.
Les mesures physiq¨¹es ainsi que le travail de mod¨¦lisation
num¨¦rique
s ?n t pr¨¦sent¨¦s
dans ce rapport qui comporte trois
parties : les r¨¦sultats de deux campagnes d'enregistrements en
continu, puis les caract¨¦ristiq¨¹es du mod¨¨le num¨¦rique suivies
de la notice d'utilisation du mod¨¨le.
. .._ _ _. - ____ -_l_-_l_ _- -- .--.. -~--.-_._- -.-_____ --_
l
CAMPACNES
D'ENREGISTREMENTS
EN
CCNTINU
I
I-... --__.- .._--.--.-.-
_ ~- ..-.. --.---.-. -.---.
~ .---..--.-. --A
T-l,..,-
l./c Lt.%
? ?mF ?gne s
d¡¯cn ?egist ?ements
e ;-,
;: ? rr +L j 7, .Li
S ¨¹ ?
ii 3 e
. .
c ?1 ?nr-ie
d¡¯e ?¨¹
d e s
p ?;n ? ;p ?u:;
,a.,,¡°,A+,,.,
>.L.c-r.: ce.7
yai CLIIIC L I c a
y,¡®,. 3 I \\iues
d e
1 ¡¯ enri ?onnement
es+L¨¹ariei;
sont
effe ?+b.~¨¦es
e i ?
:,,.,-; A..
JC¡®¡°* IC;I
c^ t
m ? i
1 O<IA
da1ns
l e + ,-; . ..l
IJdV,
bI LrLe ?bjectif
zj¨¹ i ? ? ?,+b
.
¡®C
-- comple Le ? l e s campagnes de me 5 ;; ?p s
: n, P. + : C.. 1 A m
h3di.OClll¡®lu~lyc,c:3
instantan¨¦es
.
effectuees
f ?ngit¨¹din ?lement d o n s
1 'ec.t¨¹ ?i ?e
(Corbin et Cecch; 1991:.
. .
-
precise ?
l&
n ?t¨¹re
et I1 ¡¯ .?.*..,l
uir,Ll 1 e¨¹ ?
d e s
p ? ?cess¨¹s
,-.l..-.-.:
c
r,l,v aLq¨¹es
impliques
d ?ns le
c ?nt ?Sle ¨¤
tr¨¨s
petite
¨¦ ?helle
d' csp ?ce
(q¨¹elq¨¹es
m¨¨tres 1
et de
+. ,,--7r.
Lc:ukp.D
I,.,,l
, yLIGsq¨¹es
he ¨¹ ?f s )
d ¨¹
d¨¦reloppement d e s o r g a n i s m e s p)l:rtGr¡¯^¡°¡°+-¡®..;¡°¡°-~
Ic%IIC b¡±I1Iyuc3.
- p e r m e t t r e l e cal.age e t la .v. ?l i?A¨¹+L iv-.;
d-¨´
mvd¨¨?e
n¨¹m¨¦riq¨¹e , en Yitesses de co¨¹rant et en salinit¨¦.
Chaque
Cam*pagne
consiste
en ¨¹n
m ?.¨´i j l ?c-c^
r)
de
t r o i s
c ?¨¹rantometres
Anderaa,
plac¨¦s
e n
s¨¹b-surf ?ce C l' ?mont
imm¨¦diat
du Pont Faidherbe ? Saint-Louis,
r¨¦partis ¨¤ des
profondeurs
diff¨¦rentes
(sub-surface,
mi-profondeur et
proximit¨¦ du fond) sur trois colonnes plac¨¦es zu centre du
L ,en ??
-f-
et s¨¦par¨¦es d'une cinquantaine de m¨¨tres (Fig. 1).
La premi¨¨re campagne se d¨¦roule du 22 janvier 1990 ~2 9
heures jusqu'au
26 janvier 1990 ¨¤ 13 heures, et correspond ?.
une p¨¦riode m ?rqu¨¦e pnr une exceptionnelle h ¨¦ t ¨¦ r o g ¨¦ n ¨¦ i t ¨¦ d a n s
le syst¨¨me.
En effet, un l ?cher du barrage de Diama de 500
m¨¨tres-cube par seconde, ayant eu lieu entre le 21 ,janvier &
21 heures et le 22 janvier ,"; V heures, proroque 1:; circulation
? d .tv7 e c +b -; i. e
ve ?s
1' aval d'une grande
1entill.e
<j ' <z ? .A
douce,
f ? ?tement
contrast¨¦e par rapport & lu salinit¨¦ d'¨¦tiage de
'
I ¡®estu ?ire ¡®
Le d¨¦marrage des enregistrements coYh<:ide avec
? ' ? ? r i i-¨¦ e ¨¤ Saint-Louis dl; front sale associ¨¦ a cette lentille
d'csu douce. En outre,
.
par ?l?element ?
c e t, t e
h¨¦t¨¦rog¨¦n¨¦it¨¦
suL;ne,
une forte baisse du niveau de ? ? mer perturbe la
propagation de la mar¨¦e dans l'estuaire, en confinant le
mtlieu, en annul ?nt pratiquement les cscillations de courant ¨¤
. . I
r;rox;m;te
d¨¹
fond,
et
e n
c
Aavo ?is ?nt
par
?C>TiS¨¦~tieKlt
l e
ph¨¦nom¨¨ne de stratification verticale dl; champ de courant. Ces
discontinuit¨¦s
dynamique et saline caract¨¦risent un type de
f ?nctionnement
stratifi¨¦,
essentiellement
"estu ?rien" , qui
contr ?le
d¨¦sormais le
r¨¦gime de l'estuaire
cipr¨¨s
la
construction du barrage de Clama.
La deuxi¨¨me campagne se d¨¦roule du 21 mai 1929 k 14 heures
j¨¹squ'au 25 mai 1990 ¨¤ 13 heures, et correspond a*u contrai.re i
une p¨¦riode de grande homog¨¦n¨¦isation du syst¨¨me qui retro¨¹ve
alors le type de fonctionnement "lagunaire" qui caract¨¦risait
les longues p¨¦riodes d'¨¦tiage avant la construction du barrage
de Ciama.
Les figures 2, 3 et 4 pr¨¦sentent respectivement les s¨¦ries
d'enregistrements de 1~ vitesse du courant de mar¨¦e, de la
temp¨¦rature et de la salinit¨¦ au cours de cette campagne de
rn ?i 1990, illustrant l'homog¨¦n¨¦it¨¦ stable de la colonne d'eau.
L ? .
f;g¨¹ ?e
6
pr¨¦sente
1.u
s 5 ? i <^;- d' e ?, ?~gistr~me;;ts
de ? ?
teifip5 ? ?t¨¹ ?e
ii u
to¨¹ ?s
2
d
e
1 CI
cami:agne
d e
:,,,-:
. . ..-
1 aon
Jcl"* IL I
AJJ",
i?'lustr ? ?it
1 ' importance du ;.vthmc
fi~~Ct¨¦ni¨¦ ? ?1 Ci¨¹i 5.' iiEFCS@ j ? ?
surface de la colonne d'ei;.l.
D ' ?utie
1 ' _ .-,h r. n c
-p ?rt, I u~~y~.'L L
(-j ' e ?¨¹
douce
-,..,,.,Y..
p~uvvyue,
s 'L ? ? t 0 ¨¹ t
?
d 4 b .J +L
ii
de
? ?
c
73 t3 i' ii? (
¨¹ ?ie
strutification thermiq¨¹e entrecoup¨¦e temr ?rairement
d
e ?o¨¹ ?tes
periodes
d>Le- '
,,,,,,ogen¨¦ i sat ion de 12 c ?l ?nne d'ea¨¹.
1 e
? i-~ ? 1 e de
cette rapide homog¨¦n¨¦isrtion qui n'affecte pas encore I.e fond,
se s¨¹yerpose
parfaitement. ?;vec Ie ~pcle du courant dr j¨¹s ?nt
(Fig.
51, ce qu * 1 traduit ¨¹n phenom¨¨ne de d¨¦pl ?zement ;tdvectif
horizontal et oscillant d'u;; front s~?i, situ¨¦ C cette ¨¦poque
imm¨¦diatement & l'amont de Saint--Louis, ¨¤ l'issue du l ?cher de
. .
Di ¨¹m¨¹ du 21 Janvier. Enfin, ? ? s¨¹pe ?pos;t; ?n
?t-ec ?a l2; ,-?,*n
L 16ULe 5
renseigne ¨¦galement
sur 1' existenc.e
de plus courtes p¨¦riodes
(inf¨¦rieure ¨¤ l'heure) pend ?nt lesquelles 1.z temperzture de la
co¨¹che interm¨¦diaire d¨¦croche l¨¦g¨¨rement de celle d-u fond pour
se
rapprocher de
la valeur de surface, qui se superposent
psrfaitement avec les p¨¦riodes d'inaersion du champ de courant
sur la
colonne
d'eau, trctduisant
ains;. un
phenom¨¨ne d e
diffusion
turbulente
verticale. A
n ?ter
toutefois que ces
processus de
diffusion
turbulente
verticale,
d'origine
essentiellement
dynamique,
semblent
so¨¹mis
?u
c ?ntr ?le
secondaire de la stratification thermique ~nyct¨¦merale
qu '1
f ?-vrorise ou limite la propagation le long de la colonne d'eau,
de la diffusion turbulente potentiellement induite par les
? ?¨¹ ? ?nts
i n v e r s ¨¦ s .
En effet, ?a diffusion verticale appara ?t
¨ºtre ch ?que fois de -l*--
pLc.43 grr;nde
~mp? i tude ? ?rSq¨¹¡¯d 1-e S¨¹ ?¡¯b*iCTit
?¨¹ cours des p¨¦riodes nocturnes.
L a
figure 7
p ?¨¦sentr ? ??
-j¨¦ ?iC
d' en ?eg Ist ?cmcnta
d. i'_
lu
.
s ?linite ?U cours de ?a CEiiTij> ?g2? d e J ?nrier
1.990. comme p ?ur
?a temp¨¦r ?tu ?e
(Fig. 6) ii;;
c: ;y- c 1 e
,-J y +,G..n~~
u,uo¨¦nii~ ?ti¨¹~ de l ?
col.onne d'eau se superpose n\\*ec 1e z;,-cle de 'j¨¹s ?iit, traduis ?nt
?e d¨¦plxement advectif horizontu?
,
d u f ?GEt s ?le,
et
12s
co¨¹rtes p¨¦riodes de d¨¦crochement de ?a salinit¨¦ interm¨¦diaire
par rapport 5 celle du fond se superposent z;'ec les p¨¦riodes
d'inversion de
courantl,,¨¦.toru;dt;isant
?a diffusion turbulente
-<ertic ?le. En outre,
v 1% ion parall¨¨le de 1.6 Fente des
enregistrements de surface et de fend traduit une influence de
la dispersion longitudinale de In salinit¨¦, sous l'effet de ?a
mar¨¦e.
Ces
deux
campagnes
d'enreg ist ?ements
ill¨¹strent
la
variabilit¨¦,
saisonni¨¨re et
hor-:
aire,
du
nouveau
?¨¦gime
hydroclimatique de l'estuaire : for-Gage dynamique oscillant du
coursnt de mar¨¦e,
for ?age thermique nyct¨¦m¨¦ral, perturbations
thermiques et
halines
provoqu¨¦es p ?r le
d¨¦plecement des
lentilles d'eau douce,
processus
adveztifs
horizontaux
et
processus diffusifs verticaux.
I
A chzque l&cher du barrage de
l-l:
uiama,
l'ensironnement
estuarien
retr ?ce,
¨¤
plus
l ? ?¨¹tc
fr¨¦quence, l'histoire
c.onp?¨¨te
d'un
¨¦tiage,
?l ? ?s
q¨¹'elle
etait unique c;t-ant la construction du barrage.
. _ .__- __ __----- -. .--.--
_.-._---~_- .-._-
I
CARACTERISTIQUES
DU MODELE WMERXQUE
1
i _..._ _.. .__ ------ __.. -.-
J
lL:n r,udc¡± le
, .
numer;q¨¹e
h:rl
LJ.LU11112113.LV11LICL
;m,.?,: ,.,,,.l
.r...n+:,r.l
#% -; n -.. , .
Vtl c.lL.cII de ~-1.Ls~~~l.8ti ?ii
UC
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d ii
sel. ?
¨¦ t ¨¦ m i s
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place s¨¹ ? le
iii i 1 i e
l-.,-.T.n,l
ii
d' ¨¦t¨¹de
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Di ?m ? e t
Candicle.
C
e
modefe Lci,vae s¨¹ ?
¨¹ n F?
?es ??¨¹tion
n¨¹rn¨¦ ? i que
d e s
¨¦q¨¹ ?t
C.-.-A a7mF.r.C CL 1
iGilS
I"I*"cAIll ?;¡®,LLILeE;
de I ?
d>-n ?miq¨¹e d e s
fl¨¹ides ..4 n,-1,.
.
. 1 Zly'Lelix ,
c t
r e p r o d u i t ? ¨¹il i-;i*S Je +,-.m.-.¡®-.
r.c,,*pa
(q.l ¨¤
e,
de¨¹x
min-¨¹tes, l e s ch ?mps c?'¨¦?¨¦v ?tions, l e : ;
com~ ?s ?ntes
ho ?iz ?Rt ?le e t -v' e ? t i c ? 1 e
d e l a L- 1 te s se d*u c' 0 XLi L LT ?, ,L
r3 c 1 <;r, 2 f ? ¡®i e
p ?incip ?l de l'est¨¹aire et
r
moyennees
s¨¹ ? 1.3 l...x-.T.-,..,
1 CA* 5¡¯LL¡± >
? i ris 1. q u e
1 ii
salinit¨¦ de l'eau, en fcncti~n des conditions init* ??cs de
s ? 1 i E i t¨¦ dans 1' estuaire,
d ¨¹ for ?age
m ? ?&
j j, ' ..v*,,l
d
e
C*"Q.J.
e
t
d¨¹
d¨¦bit
d'eau douce ? l'amcnt, qui ?urcnt 6te
'nl.,hlnmrrn+
p ?ccII¡®AuIc:1IIcII~
c h o i s i s .
Le
mod¨¨le
retenu
est
¨¹n
iE0d¨¨l.e Cl ?SSiCiU? 9
c ?n ?¨¹
initialement
par Hamilton (1975) sur le Canal de Rotterdam
(Pays- E '
?S/ > p¨¹is utilise par de Borne de Crandpri (?J'Y!?) et d-u
Penho ?t
(1979)
sur l'estuaire de la Gironde,
puis
encore
am¨¦lior¨¦ par Salomon (1981) sur l'est-uaire de la Seine.
Le
mod¨¨le
utilise
une
discr¨¦tisation
sp ?tiale
longitudinale du milieu constit¨¹¨¦e d'une s¨¦rie de 2'v :s 2 c t, ions
transversales
rectangulaires,
r¨¦parties
entre
Eiama
et
Candiole vers l'aval selon un pas d'espace constant de deux
kilom¨¨tres (Fig. S), et d¨¦criv ?nt ainsi une s¨¦rie de 19
comyartiments au
niveau desquels
les -v- ?le¨¹rs d'cl&-,- ?t ion, de
vitesses et de salinit¨¦
sont c ?lcul¨¦es par ?e modele. L' ?i ?e
de chaque section
?ectangul ?i ?e
consid¨¦r¨¦e par !.e mod¨¨le est
c ?!cu?¨¦e de f ? ?on ¨¤ conserve ? une stricte e~*:GTT-l.T-~
LAN'1 " uLcllc>e
? v e c
! ' ? i ? e de la section r¨¦elle .
Tv~e ?tic ?leme-+
IIL,,
le
mod¨¨le
p ?s ?c it
?i ?e
d i T i.3 ? 4 11. i S ?t i. 0 n
c ? ii s t i t ¨¹ ¨¦ e
d¡¯lii ?
d¨¦coupage
des
secti ?ns
+ m..,z..l .-Y; n
?fcLcALllbC41CIILes
¨¦q¨¹;a ?lentes
e ri
cinq
nire ?¨¹x de 1
m¨¨tre
d'¨¦puisseur
a.CAA...-.
L IIL1.L c*ll ,
dep¨¹is la
section
1
J¨¹squ'¨¤ l ?
section
1 1
I .L 1
t
E! n
q¨¹ ?tre
niveaux de 1 m¨¨tre chacun depuis la section le!
Jusqa'$ la
s e c: t i 0 n 20. A
chacun de c.es niveaux, correspond le ca.?cul
d'une
'
'
s ?l;nite,
d'une vitesse horizontale et d'une t-itesse
k-e ? t i c a ? e .
L¡¯ inform ?tion
morphologique
et
b o +- h -T
¡®+-; 1-111
uL.liymebL syuc
s ¨¹ ?
l'estuaire,
n¨¦cessaire
¨¤
cette dis c ?¨¦tis ?tion
spati ?fe d u
m o d ¨¨ l e ,
est
issue
de trois sources diff¨¦rentes :
1 'Btl ?s
\\rzv ?¨¹tique d u
Fleure
S¨¦n¨¦gal
(Ee ziukov,
107-l \\
IJ,I/,
16
c ?rte
bathym¨¦trique du Service Hydrographique et Oc¨¦anographique de
1la Marine disponible ¨¤ la Capitainerie du Port de Saint-Louis
(Fig. 9), et
une
s¨¦rie de
relev¨¦s
effect¨¹¨¦s
?.¨´
sonde¨¹r
acoustique le 19 d¨¦cembre 19S9 entre Saint-Louis et Candiole,
Cette
discr¨¦tisation spatiale qdi repose
sur
u n
ca?cul de
secti ?ns
rectangulaires
¨¦quivrlentes
conduit
¨¤
une
schimatis ?tion de l'estuaire qui conserve des caract¨¦ristiques
d'ecoulement
¨¦quivalentes ¨¤ celles
de l'estuaire r¨¦el, mais
. ?b'C-c des
profondeurs diff¨¦rentes des mesures obser-<@es. Il
fa:idra
*
tenir compte de ce d¨¦calage g¨¦om¨¦triq¨¹e du mod¨¨le par
1¡¯ est¨¹ziii-e, d ?ris t 0 ii t. c 3 ! E :,
T
Le C,.Mc.r%dA
I¡±I ka.6t;
d ii mvd¨¨le r-ii- p ?ei ?c! en cvmpta Ci ¡®~1 Z 1 .y $L.it 1 r^ 3
1 ,$cb,e 1-3 du L..,,.-...n
I
U0.L .L age
de n:,,,
-
YlcLI*IcA>
?
1 ¡¯ ?m ?nt
e 1.
?c
m8 ?egr ?mmc de
Candiole ¨¤ llnT-ml
CIVa.1. 1 J ? ritesse du tent' i ?'cst, pc&3
Y-\\ ,-. n ;IriL"d¨¹i:c
, 1. + .,3 Y\\
dans le md¨¨le. lo¨¹r l ? mise .c n ?e¨¹r ?c dU mod¨¨le > ¨¹ ?l e st ?t i ?r;
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R¨¦giofi ?l
de
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¡®%CAL. L¡±IICI.L,
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c ?; ?tin¨¹e
\\ACJlfL
S;ir¡¯Ceill¨¦e.
Les
mar¨¦g ? ?mmes
d U
p ?ste
c! c;
S&n?-L ?;iis
v ii +L
¨¦galement ¨¦t¨¦ rend-us disponibles par le m¨ºme Servic ?, pendan-t
l ?
d -'J ? 6 e
de
l'¨¦tude.
Les
en ?eg i streme ?,ts
' ..,-.-.-i,;
iii ? ?C?g~ oyi2~.<>liCS
effe ct¨¹¨¦s
¨¤
Diama
p ? ?-v- iennent
de
lu
s t 8 i. i 0 n
CE LCE ,
provisoirement install¨¦e par 1 'ORSTVM ¨¤ 1 ' ?;- ?? du Lr.---N,\\
UCCI I agc d ?ns
1 e cadre de
la convention avec ?'VI!VS, m ?is d¨¦ili ?nt¨¦e depliiS
n.-v:1
c2.v 1. il
1990. Les figures 10 et Il. pr¨¦sentent ?especti~~ement les
enregistrements mar¨¦graphiques de Saint-Louis et de Candiole
disponibles 2endant la dur¨¦e de l'¨¦tude.
La formulation math¨¦matique des ¨¦quations est pr¨¦sent¨¦e en
Fig.¨¹ ?e 12.
Les simulations de c ?l ?ge du mod¨¨le ont conduit C
retenir 1s param¨¦trisation su;vante :
- coefficient de frottement
: k = 2.5.10-3 Sf,
- coefficient de diffusivit¨¦ horizontale : c'Aix = 1 .2.103
SI
coefficient de viscosit¨¦ Tv-erticule
. 1
-
t n - 3 , hT /:
3
.
L . 5 . L "
\\I"L. \\ Li . ?O-
coefficient de diffusivit¨¦ verticcLle
: 0.3,?O-4~K,~!.IZ-4
L ? grille de calcul num¨¦riq¨¹e est presentee
r^ n c * 4.l.T.
I I&"L e 13.
Le
m ?d¨¨le
fonctionne
avec ¨¹n pas
d'e".yP.
~Loi;zon+- ?~
aLduce
de 2
kil ?m¨¨t ?e-=J> UE PELS d'espace verticc;? de ! m$trc C-C ;;n pas UC
+Lf?iilpS constant de 2 minutes
T,'n..
*..,fi+:
.
urpros lLIIck c.l~n d(-?s &q.~st~o~,-, pst
fa:lte p ? ? l ?
m¨¦thode des diff¨¦rences finies.
Lc s
d&i;.r;es
si>¨¹tiales
sont
centr¨¦es, ? l'exception des
termes
n 0 n
?ln¨¦ui ?es
d'adrection en sel q¨¹i st;r;t d ?centr¨¦ l,~--,cC-c.,m\\
I ciy3 L 1 C~CL,>, I
-i'ers l' ?mont ?u jusant, et vers l'aval a¨¹ flct. Les c!¨¦ri;T¨¦es
teiilpO ?el?eS sont trait¨¦es explicitement, ?i l'cZiCl3~ti ? ?i des
termes
de
viscosit¨¦
et
de
di ff¨¹sivi+b¨¦
r 3. C
qu .L
s ? ? ?t
t ? ? i t ¨¦ s
implicitement pour des raisons de st ?bilite n¨¹merique.
Les r¨¦sultats du calage et de l ? validation dl: mod$?c sont
pr¨¦sent¨¦s sur la figure 14. Le calage du mod¨¨le est effect¨¹¨¦ i
p a r t i r des
¨¦l¨¦vations de m ?r¨¦e
observ¨¦es .& Saint-Louis
.
et ?
Diam ? ?U cours
de la p¨¦riode du 9 au 12 fi:-rler IJJC, L ?
validation du mod¨¨le est effectu¨¦e ¨¤ partir des elev~tions de
mar¨¦e
observ¨¦es
i Diama,
et des d¨¦bits
oscillants de
r
m ? ?ee
calcul¨¦s ¨¤
Saint-Louis ¨¤
partir des
enregistrements
des
courantom¨¨tres Aanderaa,
au cours de la p¨¦riode du 24 a:; 26
janvier 1990.
Un exemple de la validation du mod¨¨le en salinit¨¦ est
present¨¦ sur la figure 15 qui correspond 2 la p¨¦riode du 22 au
26 janvier 1990 ? Saint-Louis pendant l ?quel?e le d¨¦placement
adrectif dl-une lentille d'eau douce,
en provenance du l ?cher
de Diama du 21 jam-ier, provoqtie une forte stratification de
1 a
c o l o n n e
d'eau et une variation cyclique prononc¨¦e de lz
i
NOTICE D'UTILISATION DU MODELE
i
I....----
._I-----.~... 1
L a
m i s &
en oeuvre du mod¨¨le n¨¦cessite l'installation du
r
prealable d-u module ex¨¦cutable SEN,EXE qui fonctionne sous le
.
s y s t e me A'exploitation
U
MS/DOS.
D'autre part, ce module exige
l ?
constitution
parall¨¨le de
deux
fichiers
d'cntrec
correspondants
?ux
vale¨¹rs
des
s ?linites
initiales
A
? ' estuaire et
?U
mur¨¦gramme
de Candiole,
et
96. Ii.
dc ? ? ?:fi
respectivement porter les noms de SALIXIT.TXT et de ?2AREE.TXT,
a i ii s i que les formats d¨¦crits dans ce qui suit.
L ? 4-4 dl.v?
LI~UIt-3 16 pr¨¦sente ¨¹n exemple de ?a facon dolit il faut
I
py(lp ?r&>;.
le
fichier des salinit¨¦s initiales. Les valeurs de
s <I :! i ;1 i +b ¨¦
SGfit,
l¨¹es
en
format
FCRTRAN
'
?eel
e t
2 ? i .*¡® c^ r, 4(,
oblig ?toi ?ement
¨ºtre ¨¦crites avec un peint d¨¦cim ?! et. ¨ºtre
espac¨¦es par an blanc.
Ch ?que
ligne
correspond ¨¤
¨¹ne
section
d¨¦finie
s Li ?
1 'est¨¹ ?i ?e (Fig. 8). La premi¨¨re ligne 1 correspond au barrage
de Yi ?m ? et
doit
¨ºtre toujours
n¨¹lle .
L ? derni¨¨re ligne 2C
.
?orresi; ?nd ?
1 ?
salinit¨¦ de Ia
section 19,
si.tu¨¦e ¨¤ 2
kil¨¹mit ?es A 1' amont de Candiole.
Chaq*ue
c ?lonne
correspond
¨¤ une valeur de
S ?l il ?it¨¦ ,,
Le
mod¨¨le est con ?¨¹ avec des sections rectang¨¹l ?i ?es ¨¦quia ?lentes
d¨¦coup¨¦es avec un
'
maximum
de
5 niveaux de 1
m¨¨tre de
profondeur
chacuns.
Les 5
valeurs
observ¨¦es de
salinit¨¦
.
;niti ?le,
rappo ?tees ?% l'¨¦chelle des sections rectangulaires
¨¦y¨¹iv ?lentes,
sont report¨¦es sur les colonnes 2 (s¨¹ ?f ?ce), 3,
-?,
5 et E (fond).
La colonne 1 correspond ¨¤ une extrapolation
obligatoire de la salinit¨¦ de s-urface qui figure en colonne 2.
Tue 3
colonnes ? et 8
correspondent ¨¤
uhe
extr ?pvlati ?n
obli gatoire de lu salinit¨¦ de fond qui figure en colonne 6.
Ch ?q¨¹e
va? e¨¹ ?
C ? ? ?eSp ?Tid
h ¨¹ Se
6 l¨¦*,- ?t ion
d c
,
~r ? ?ce ,
exp ?rm-¨¦e
e ri centlm¨¨t ?e -981 ? ?ppo ?t
I
a¨¹ n ¡®~ V e a¡¯~1 m ?yen d e ? ? mu ?ee
?¨¹ c ?¨¹rs d e 18. p¨¦ri ?de CC ?¡®S id<iy& > e t
,.T.RZIC1m+ A,
p ?w * c LLCIII CI UC
! ii lcctu ?e
dl;-ecte d ¡¯ ¨¹ n m a r ¨¦ g ? ? m m e d e !. ? st ?ti ?n d e C ?ndiclc, cffcct¨¹¨¦e
&.¡°rec -¨´Ti
? ?S
de
temps de 1.
he¨¹ ?e .
t--h,,.,,
L 11uycie
1 igne
d ¨¹
fichic ?
c ?rrespond par cons¨¦quent A une r ?leur horui ?e de !' ??¨¦ration
dela
'
m ? ?ee
et
doit
C ?iii~ ? ?te~
?1~116~bv~1.c:lllen
; rz,+r.: x,'t."
t
Uri
po1nt
.
d¨¦cimal. Les v a 1 e ¨¹ ? s co ?resp ?nd ?nt ? ¨¹nf p¨¦r; ?ds de f!. ?t 3vllL
,Th..C
-pv:;itives et les vr*le¨¹rs de jusant sont negati*\\mes.
La premi¨¨re ligne duit correspondre a l'il¨¦vation de mar¨¦e
a¨¹ +,emp s 1' mI of 1 he¨¹ ?e ,, apr¨¨s le d¨¦m ? ? ? ?ge de la sim¨¹?ation.
L a
;-ale¨¹r de l'¨¦l¨¦vation ¨¤ TO sera demandez i l'ecr~n par le
mod¨¨le, apr¨¨s scn lancement.
D¨¦marrage du mod¨¨le : SE?IT.EXE
Il faut taper "SEN" pour l ?nce ? le mod¨¨le.
Cinq questions appar ?i ssent successirement & l'¨¦cra,n po¨¹r
.
d¨¦terminer les
caracteristiques d e l a
s imul aticn.
Chrque
valeur r¨¦ponse doit ¨ºtre exprim¨¦e dans l'unit6 indiqu¨¦e et
comporter obligatoirement un point d¨¦cimal.
L ? p ?emi¨¨re
question demande la valeur de l'¨¦l¨¦ration
1 n .i t 1 8 1 e (en m¨¨tre). Cette -,raleur correspond ¨¤ l'el¨¦x*ation lue
S *Li ? 1 e mar¨¦gramme de Candiole au temps To du d¨¦marrage de 1~
sim¨¹lation .
L ? seconde quest;on demande la ;ya?cur de 1~ sa.?initd (en
p ?¨¹ ?-mille)
observ¨¦e
8 ¨¹
+-,.-?.,Y T ? dc
l, c "'~'3
1.2
z; i ;i, ,¨´ 1 ? +; i v ;;
s ¨¹ r
1 a
section de Candiole.
La troisi¨¨me question dcmazde la ;Valeur du d¨¦bit moyen (en
m¨¨tre-cube par seconde) du 18cher a*u barrage de Ziama a-u co*urs
de la p¨¦riode simul¨¦e. Cette valeur demeure constante pendant
toute la simulation.
Si le ba ?r ?ge est fe ?m¨¦e, cette raleur
est nulle l
La quatri¨¨me question demande la valeur (en heure) de la
dur¨¦e totale de la simulation.
La cinqui¨¨me question demande la valeur (en heure) de la
fr¨¦q¨¹ence
avec
laquelle les
r¨¦sultats
interm¨¦diaires
d'¨¦l¨¦vations, de vitesses et de salinit¨¦s seront saisis sur
leurs fichiers de sortie correspondants.
Fichiers de sorties
Les ¨¦l¨¦vations de mar¨¦e sortent sur le fichier EX,EV.TXT
d ?nt la figure 18 pr¨¦sente un exemple. La ligne 1 correspond
?¨¹
comp ?rtiment
situ¨¦
imm¨¦diatement
¨¤ l'aval du barrage de
!!?
L¡¯efiploitati ?n g ? ?g;hii2i.iC? (22 CPS fiCl,iC?rs Cli?
+¨¦S;i?tats e;;
ca ? ?ct¨¨res ASCII est imm¨¦diate et pe¨¹t ¨ºtre enrisugke ¨¤ p ?rtir
d'une
p ?ogrammati ?n
? il
de
l'uti lis ?ticn
' ir,
1
?g *
ic;el
classiq¨¹e
(diagramme de s6~ie temporelle, Fsocontv:rs...l.
VT-I exemple de pros~ ? ?mmation g ?uphique FORTRAN utilisant l ?
biblioth¨¨que de routines PLSTUV pour reprisenter le champ des
?ecte¨¹rs
vitesses d ?ris 1 ¡®@Sti.i ?i ?C? est F ?Gp ?S¨¦
S.¨´I¡®
le
f i c h i e r
CHAMP FOR Les
.
0
fichiers
d'entr¨¦e de ce programme s'intitulent
VIT et WITI, qui correspondent
?espect;vement
?ux s ? ?t*es des
fichiers VITU.TXT et VITK.TYT au yas de temps 24 heures de
simulation (Fig.19 et 20). 1,~ figure 22 pr¨¦sente le diagramme
de trac4
.
correspond ?nt a 1' utilis~tion'de ces deux fichiers
par le module es¨¦c~tablc CHA?!J?.EXE.
Eezi¨¹kov, K.I. 1971. Atlas N ?u-tiq¨¹e du Fle¨¹rc S¨¦n¨¦gal. TGme 1.
Embo¨¹ch*xre-Port de Eogh¨¦. ICI<, Iaris.
Corbin, C., et L. Cecchi. 1991. Hydroclimat de l'est¨¹cire du
Fleur-e S¨¦n¨¦gal. Document. d'Archive du CRVDT n "lV5 .
De Borne de Grandpr¨¦, C. lnqcI
LJIJ. Yod¨¨ le bidimensionnei
e -ri temps
r¨¦el de la circulation wertic ??c estuarienne. Application ¨¤ la
Gironde. Oceanol. Acta. 2:6!-68.
Du Penhoat, Y., et J.C. Salomon. 1979. Simulation num¨¦rique du
bouchon vaseux en estuaire. Application ¨¤ la Cironde. Zceanol
Acta.
2:253-260.
Hamilton, P. 1975, A n¨¹merical mode1 of vertical circ¨¹lution
O f
tidal
estu ?ries
and its
applic ?tion to
the
Rotterdam
W ?terw ?ys. Ceophys. J. R. Astron. SOC.
?O:l--21.
Salomon, J.C. 1381. Modeling turbidity maximum in the Seine
est¨¹ary. p. 285-317. ?TE J.C.J. Nihoul (ed '
'I> Ec ?hyd ? ?dyn ?mics.
Elsevier.
'OP
(
Pu: 'Oz:
= '02
JT'W'd '01
)
'0 'Of-
S/pP3
N3 'OZ-
3SS3U.h.
3
'OP
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2 * .¡¯
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-7
i
FIGURE 1
M O U I L L A G E C O U R A N T O C R A I P H I Q U E
A
S A I N T - L O U I S
\\3
4
_--I. _
/.
--.
._ .__... -----
4
i
<(
7.60 I?l ?:s.kl.
DEUX CAMPAGNES D'ENREGISTREMENTS :
PERIODE DU 22 JANVIER 1990 ii 9 HEURES
PERIODE DU 21 MAI 1990 B 14 HEURES
AU 26 JANVIER 1990 B 13 HEURES
AU 25 MAI 1990 ii 13 HEURES
FIGURE 8
.:
3
fl¡¯Drr
. . .---.(-
11
SAINT-LOU
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FIGURE 12
- _ - _ . . -
- _
- - _ - - - . -
. _ .
. - - l - -
MODELISATION NUMERIQUE DE
CIRCULATION DE MAREE ET DE DISPERSION SALINE DANS
__. _.__ -_. ~-._---_
--
-
L'ESTUAIRE DU
'FLEtiVE ."SENtiCkXi ."
F O R M U L A T I O N M A T H E M A T I Q U E : - D U M O D E L E
a(BU)
+&.!L,
ax
az
5
a
BUdz
L%.L.,~
1
-0
a t
B
ax
au
au
a u
-t~U-tw---
- P
as -
(5 -2)
a;
o a(Nz -3
a t
ax
~tu~+w~~glp
as
as
a(l.iii) ¡¯ a(KiL) o
az
a t
ax
a2
B
ax
a2
.
Nz - HUp- (Nl f(z)) (1 + 7 Ftip*25
Kz = HU/j? (Kl f(z)) (lot Ri) K'
u,w
.. les composantes hor izontale et verticale de la vitesse
El : la largeur des sections de l'estuaire
c
: l'¨¦l¨¦vation en surface
H
: la profondeur totale de la section ¨¦quivalente
P
: la densit¨¦
-0I; : Ia densit¨¦ moyenn¨¦e sur la profondeur
s
: la salinit¨¦
Ni5
: coefficient de viscosit¨¦ turbulente verticale
Lx, K¨¹ : coefficients de diffusivit¨¦ turbulente horizontale et
verticale
k : c,oefficient de frottement
Ri : nombre de Richardson
11, 9
K, et Ke
sont
des
constantes
d¨¦termin¨¦es
lors de
l'¨¦talonnage.
FIGURE 13
.~- --.--.-_--
1
I
i __..._. _ _. .._______ !?ELUToN NUME.!FQUE DES EQUAT1oNS
-.-A
APPROXIMATION PAR LA METHODE DES DIFFERENCES FINIES.
- DERIVEES SPATIALES CENTREES,
- TER"IE D'ADVECTIVN HORIZO?iTAL E?J SEL DECENTRE VERS
L'AYONT AV JUSANT ET VERS L'AVAL AU FLOT.
- TRAITE?IENTS EXPLI CITES A L'EXCEPTION DES TERMES DE
k-ISCOSITE ET DE DIFFCSIVITE TRAITES IMPLICITEME?4T.
GRILLE D E
CALCUL DU
MODELE
DOWI
* u
Computahon points.1 0 ws
¡®OE
sInQl'+s ¡®02
¡®OI
u
¡®0
OCI) ¡®OI-
tiQIltlh313 ¡®02-
¡®OE-
LL
&
0'82
5-
/-.--
---.__ _.--
.-- ---_ .--
*-
%
1 0
. I
N3
31INI-W
FICURE 16
FICHIER : SALINIT.TXT
H
¡± u
FICURE 1 8
F I C H I E R : ELEV,TXT
FOND
FIGURE 19
FICHIER : VITU,TXT
-15.32
-14 .U?
-11.83
-1.c.25
-14 .zu
- 16 I 6, c3
-15.71
-11,65
-7. 71
-7< I 44
-6¡± 37
- ^7 . .5E?
-4.3 ?
AVAL
FIGURE 20
FICHIER : VITW.TXT
-
L \\-.,
_ ¡®7 i-
IJ
i
¡± 55
. ,& .;
_ c a-7
. ..J i
n r,
.¡°¡±
_. . *r.,,
-.CJ
.^ .l?,,
.C¡±
_ 7, -7
* v I
¡®,
1.-.1-.-,--1-
_ .
SURFACE
FOND
AVAL
FICURE '21
FICHIER : SAL.TXT
FIGURE 22
CHRMP IIE VITESSE DANS LE FLEUVE SENEGRL
L A C H E R fUWNf =
0 M31S
CFIS TYPOLOGIQUE - RENVERSE DE MI?REE
h o r i z o n t a l e m e n t : lcm = 7
CdS
uerticalsment :
lcm =
2 E-2 ?m/s
N¡¯UMERIQUE
D E L A C I R C U L A T I O N D E MAREE
E T D E L A DISI¡¯ERSION D U S E L
D A N S
L ¡¯ E S T U A I R E D U F L E U V E S E N E G A L
B e r t r a n d M i l l e t
CENTRE DE RECHERCHES OCEANOCRAI'HIQUES DE DAKAR-THIAROYE
JUIN 1393.
----.--
-_- _-_---
---l_------- _-.-
t
t
I ..-. I.__-.--- .----._-.--.-
--AVANT pRopos .-.
--.--.--------t
Ce
doc¨¹ment d e
trav ?il e s t
propos¨¦
p ?LXr
g¨¹ide ? la
compr¨¦hension du mod¨¨le num¨¦rique bidimensionnel t-ertical de
circ¨¹? ?tiOn e t
de dispersion mis en place sur
la
purtie
estua ?ienne du Fleuve Sen¨¦gal.
Les enregistrements effectu¨¦s sur le terrain pour d¨¦finir
.!e cholh du mod¨¨le et permettre son calage et sa validation,
? i n $c 1
q¨¹e
les
formulations
math¨¦matiques
et
les
r
C ? ?ElCteriStiqiieZi
num¨¦riques
du
mod¨¨le,
sont
ici
pr¨¦sent¨¦s
r ?pidement
e ii
+bant qu "infarmations
destin¨¦es aus ¨¦ventuels
774. : 1 :
L4 LAA. I s ?teu ?s dii m ?dele.
A f i n d e
mettre en
oeuvre le
mod¨¨le
sel ?n
la
n ?t;ce
T\\nt\\rt Y.-. 'n '
LjL uLabaee; ? 1 8 fin de ce document, l'utilisateur devra disposer
d ii
mcdule ex¨¦cutable SEN.EXE op¨¦rationnel
SGUS
1 E!
s:,-st¨¨me
d'eaploit ?tion IIS/CCS,
ainsi que des copies types des fichiers
d' ent ?¨¦e
SALIXIT.TXT
et
EIAREE.TXT et de
sortie
ELE\\I . TXT >
Iv' 1 1 IL' , T \\- 'r
LL1, VITV.TXT et SAL.TXT.
___--..--
l--¡®--
1
1 _.---____--____
-.--p.---.-----I
!!E!!EY-
- INTRODUCTION
p: 3
- CAXPACXES D'ENRECISTREMERTS EN CC)"T"'T"rU
I" 111"
p: 4
- CARACTERISTIQUES DU HVDELE NUMERIQUE
p: 6
- NVTICE
D'UTILISATIC?;
DU
XVDELE
p¡¯. 2
- REFERENCES
DT L)T rm-~p~nuTnlrE~
U.LL~U.i.¡°C¡® L. * LLrq¡±
p: 10
~---_I-.---_-.--.-. -..- -.-.-- -
1
INTRODUCTION
i
Vi ?e
¨¦ t¨¹de
-,,. ,;.A: ,,..;,3 ;,c.; ..c.
d¡¯ envl ? ?~nement
c s t
I
plc¡¯I lu.La%- .i ~~¡®illc411 ¡®
ne:lec?
dep¨¹ 1 s l e d ¨¦ b u t d e l¡¯an;;¨¦a ?JiJP,, s u ? lu pu ?tie at. ?l d ¨¹ Cle¨¹ve
C¡¯
,en¨¦g ?l,
e n t r e l e b ? ? ? ?ge d e Vi¨¹iii ? et l¡¯ei ?tb ?¨¹ ?h¨¹ ?e d¨¹ F?eu:e.
Cette
¨¦ t ¨¹ d e
?
p ?ur
ob.jectif d'¨¦ ? ?luer
le s
no¨¹we 11 2 3
z ?ract¨¦ ?istlques
¨¦COlC;.4 .-.*.,-%r.
,= .L y LI c .T d e cette
p ? ?tie ?v ??
du Fleu ?e,
yai demeure la seule & i*onsi:r.,-er un type de fonctionnement
est¨¹a ?len, apr¨¨s la mise en service du b ? ? ?age de SiZiZi&,
L'¨¦tude, ¨¤ la fois physique et biologiq¨¹e, ?onsiste en un
? ?.¨¹p? ?ge
entre
le
comportement
des
pe¨¹plemez ?ts
phytoplanctaniques, et les sra ?iat.ions des c ?nditions physiques
de l'environnement e S t ¨¹ ? r i. C 2 .
C'est
?insi q¨¹e
1 ' ¨¦~\\-olutlon a
diff¨¦rentes
¨¦chelles d'espnce et de temps, de
la biomasse
chlorophyllienne et
de la
diversit¨¦
taxinomique
du
phytoplancton
sera
confr ?nt¨¦e
Elu:<
¨¦vol¨¹tions
spatiales
et
temporelles de la circulation des eaux et des ¨¦changes entre
les masses d'eau douce et marines.
L'accent
est
mis
s¨¹r
la
reconn ?issance
et la
quantification des diff¨¦rents
t-v,-
bJyes
de processus physiques
(advection longitudinale,
diffusion turbulente verticale) et
biologiques
(s¨¹ccession
autochtone
d'esp¨¨ces,
s¨¦quences
sp¨¦cifiques
allochtone),
impliqu¨¦s
dans le
nouveau
fonctionnement de cet ¨¦cosyst¨¨me perturb¨¦, et susceptibles
d'en d¨¦crire la forte variabilite.
C'aut ?e
part,
'fi
*
m;se
en
place
d'une
mod¨¦lisation
num¨¦ ?iq¨¹e
de la propicatl on de m¨¹r¨¦e et de 1~ dispersion du
sel dans
cette
partie
"estuarj.enne"
du
Fleuve,
doit enfin
permettre de
g¨¦n¨¦ ?¨¹l i SC i¡®
da.ns
l'esp ?ce
et
16'
F<.emps
les
r¨¦sultats
(-7 t
les
?on ?epts
.-TL s s ¨¹ s
du
c. G ¨¹ p 1 n g e
entre les
obserrations
ins+~ ?riti~~;-;EeJ
.,hT~+..,.l ,.Y.-+ .
.
LJiL3 bvkJLcrllL Loni.ques
e t
hydroclimatiques.
L'¨¦tude est men¨¦e dans !.e cadre des uctirit¨¦s de Recherche
du Centre de Recherches Cc¨¦anographiques de Dakar-Thiuroye
entre
?v ? i 1
198V et
septembre
!Cl01
Jl t
et ?
b¨¦n¨¦fici¨¦
d' ¨¹ n
financement du Minist¨¨re
franq ?is d e l ? Recherche,
d'un
financement du Minist¨¨re
fran ?ais de l'Environnement et d'une
contribution de 1'UR 2C de ?'CRSTOM.
La partie biologique de l'¨¦tude est men¨¦e par Phi!ippe
Cecchi et Daniel Corbin, Les r¨¦sultats des premi¨¨res campagnes
de
mesures
sont
publi¨¦es
SOUS
1.2
fO ?iX
d'¨¹n
Document
d'Archives
du CROI?T (Corbin et Cecchi 1991). L'ensemble des
r¨¦sultats et interpr¨¦tations
seront publi¨¦s en octobre 1991
dans le cadre du m¨¦moire de th¨¨se de Philippe Cecchi, gr¨¦sent¨¦
devant l'Universit¨¦ de Montpellier.
Les mesures physiq¨¹es ainsi que le travail de mod¨¦lisation
num¨¦rique
s ?n t pr¨¦sent¨¦s
dans ce rapport qui comporte trois
parties : les r¨¦sultats de deux campagnes d'enregistrements en
continu, puis les caract¨¦ristiq¨¹es du mod¨¨le num¨¦rique suivies
de la notice d'utilisation du mod¨¨le.
. .._ _ _. - ____ -_l_-_l_ _- -- .--.. -~--.-_._- -.-_____ --_
l
CAMPACNES
D'ENREGISTREMENTS
EN
CCNTINU
I
I-... --__.- .._--.--.-.-
_ ~- ..-.. --.---.-. -.---.
~ .---..--.-. --A
T-l,..,-
l./c Lt.%
? ?mF ?gne s
d¡¯cn ?egist ?ements
e ;-,
;: ? rr +L j 7, .Li
S ¨¹ ?
ii 3 e
. .
c ?1 ?nr-ie
d¡¯e ?¨¹
d e s
p ?;n ? ;p ?u:;
,a.,,¡°,A+,,.,
>.L.c-r.: ce.7
yai CLIIIC L I c a
y,¡®,. 3 I \\iues
d e
1 ¡¯ enri ?onnement
es+L¨¹ariei;
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effe ?+b.~¨¦es
e i ?
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JC¡®¡°* IC;I
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1 O<IA
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l e + ,-; . ..l
IJdV,
bI LrLe ?bjectif
zj¨¹ i ? ? ?,+b
.
¡®C
-- comple Le ? l e s campagnes de me 5 ;; ?p s
: n, P. + : C.. 1 A m
h3di.OClll¡®lu~lyc,c:3
instantan¨¦es
.
effectuees
f ?ngit¨¹din ?lement d o n s
1 'ec.t¨¹ ?i ?e
(Corbin et Cecch; 1991:.
. .
-
precise ?
l&
n ?t¨¹re
et I1 ¡¯ .?.*..,l
uir,Ll 1 e¨¹ ?
d e s
p ? ?cess¨¹s
,-.l..-.-.:
c
r,l,v aLq¨¹es
impliques
d ?ns le
c ?nt ?Sle ¨¤
tr¨¨s
petite
¨¦ ?helle
d' csp ?ce
(q¨¹elq¨¹es
m¨¨tres 1
et de
+. ,,--7r.
Lc:ukp.D
I,.,,l
, yLIGsq¨¹es
he ¨¹ ?f s )
d ¨¹
d¨¦reloppement d e s o r g a n i s m e s p)l:rtGr¡¯^¡°¡°+-¡®..;¡°¡°-~
Ic%IIC b¡±I1Iyuc3.
- p e r m e t t r e l e cal.age e t la .v. ?l i?A¨¹+L iv-.;
d-¨´
mvd¨¨?e
n¨¹m¨¦riq¨¹e , en Yitesses de co¨¹rant et en salinit¨¦.
Chaque
Cam*pagne
consiste
en ¨¹n
m ?.¨´i j l ?c-c^
r)
de
t r o i s
c ?¨¹rantometres
Anderaa,
plac¨¦s
e n
s¨¹b-surf ?ce C l' ?mont
imm¨¦diat
du Pont Faidherbe ? Saint-Louis,
r¨¦partis ¨¤ des
profondeurs
diff¨¦rentes
(sub-surface,
mi-profondeur et
proximit¨¦ du fond) sur trois colonnes plac¨¦es zu centre du
L ,en ??
-f-
et s¨¦par¨¦es d'une cinquantaine de m¨¨tres (Fig. 1).
La premi¨¨re campagne se d¨¦roule du 22 janvier 1990 ~2 9
heures jusqu'au
26 janvier 1990 ¨¤ 13 heures, et correspond ?.
une p¨¦riode m ?rqu¨¦e pnr une exceptionnelle h ¨¦ t ¨¦ r o g ¨¦ n ¨¦ i t ¨¦ d a n s
le syst¨¨me.
En effet, un l ?cher du barrage de Diama de 500
m¨¨tres-cube par seconde, ayant eu lieu entre le 21 ,janvier &
21 heures et le 22 janvier ,"; V heures, proroque 1:; circulation
? d .tv7 e c +b -; i. e
ve ?s
1' aval d'une grande
1entill.e
<j ' <z ? .A
douce,
f ? ?tement
contrast¨¦e par rapport & lu salinit¨¦ d'¨¦tiage de
'
I ¡®estu ?ire ¡®
Le d¨¦marrage des enregistrements coYh<:ide avec
? ' ? ? r i i-¨¦ e ¨¤ Saint-Louis dl; front sale associ¨¦ a cette lentille
d'csu douce. En outre,
.
par ?l?element ?
c e t, t e
h¨¦t¨¦rog¨¦n¨¦it¨¦
suL;ne,
une forte baisse du niveau de ? ? mer perturbe la
propagation de la mar¨¦e dans l'estuaire, en confinant le
mtlieu, en annul ?nt pratiquement les cscillations de courant ¨¤
. . I
r;rox;m;te
d¨¹
fond,
et
e n
c
Aavo ?is ?nt
par
?C>TiS¨¦~tieKlt
l e
ph¨¦nom¨¨ne de stratification verticale dl; champ de courant. Ces
discontinuit¨¦s
dynamique et saline caract¨¦risent un type de
f ?nctionnement
stratifi¨¦,
essentiellement
"estu ?rien" , qui
contr ?le
d¨¦sormais le
r¨¦gime de l'estuaire
cipr¨¨s
la
construction du barrage de Clama.
La deuxi¨¨me campagne se d¨¦roule du 21 mai 1929 k 14 heures
j¨¹squ'au 25 mai 1990 ¨¤ 13 heures, et correspond a*u contrai.re i
une p¨¦riode de grande homog¨¦n¨¦isation du syst¨¨me qui retro¨¹ve
alors le type de fonctionnement "lagunaire" qui caract¨¦risait
les longues p¨¦riodes d'¨¦tiage avant la construction du barrage
de Ciama.
Les figures 2, 3 et 4 pr¨¦sentent respectivement les s¨¦ries
d'enregistrements de 1~ vitesse du courant de mar¨¦e, de la
temp¨¦rature et de la salinit¨¦ au cours de cette campagne de
rn ?i 1990, illustrant l'homog¨¦n¨¦it¨¦ stable de la colonne d'eau.
L ? .
f;g¨¹ ?e
6
pr¨¦sente
1.u
s 5 ? i <^;- d' e ?, ?~gistr~me;;ts
de ? ?
teifip5 ? ?t¨¹ ?e
ii u
to¨¹ ?s
2
d
e
1 CI
cami:agne
d e
:,,,-:
. . ..-
1 aon
Jcl"* IL I
AJJ",
i?'lustr ? ?it
1 ' importance du ;.vthmc
fi~~Ct¨¦ni¨¦ ? ?1 Ci¨¹i 5.' iiEFCS@ j ? ?
surface de la colonne d'ei;.l.
D ' ?utie
1 ' _ .-,h r. n c
-p ?rt, I u~~y~.'L L
(-j ' e ?¨¹
douce
-,..,,.,Y..
p~uvvyue,
s 'L ? ? t 0 ¨¹ t
?
d 4 b .J +L
ii
de
? ?
c
73 t3 i' ii? (
¨¹ ?ie
strutification thermiq¨¹e entrecoup¨¦e temr ?rairement
d
e ?o¨¹ ?tes
periodes
d>Le- '
,,,,,,ogen¨¦ i sat ion de 12 c ?l ?nne d'ea¨¹.
1 e
? i-~ ? 1 e de
cette rapide homog¨¦n¨¦isrtion qui n'affecte pas encore I.e fond,
se s¨¹yerpose
parfaitement. ?;vec Ie ~pcle du courant dr j¨¹s ?nt
(Fig.
51, ce qu * 1 traduit ¨¹n phenom¨¨ne de d¨¦pl ?zement ;tdvectif
horizontal et oscillant d'u;; front s~?i, situ¨¦ C cette ¨¦poque
imm¨¦diatement & l'amont de Saint--Louis, ¨¤ l'issue du l ?cher de
. .
Di ¨¹m¨¹ du 21 Janvier. Enfin, ? ? s¨¹pe ?pos;t; ?n
?t-ec ?a l2; ,-?,*n
L 16ULe 5
renseigne ¨¦galement
sur 1' existenc.e
de plus courtes p¨¦riodes
(inf¨¦rieure ¨¤ l'heure) pend ?nt lesquelles 1.z temperzture de la
co¨¹che interm¨¦diaire d¨¦croche l¨¦g¨¨rement de celle d-u fond pour
se
rapprocher de
la valeur de surface, qui se superposent
psrfaitement avec les p¨¦riodes d'inaersion du champ de courant
sur la
colonne
d'eau, trctduisant
ains;. un
phenom¨¨ne d e
diffusion
turbulente
verticale. A
n ?ter
toutefois que ces
processus de
diffusion
turbulente
verticale,
d'origine
essentiellement
dynamique,
semblent
so¨¹mis
?u
c ?ntr ?le
secondaire de la stratification thermique ~nyct¨¦merale
qu '1
f ?-vrorise ou limite la propagation le long de la colonne d'eau,
de la diffusion turbulente potentiellement induite par les
? ?¨¹ ? ?nts
i n v e r s ¨¦ s .
En effet, ?a diffusion verticale appara ?t
¨ºtre ch ?que fois de -l*--
pLc.43 grr;nde
~mp? i tude ? ?rSq¨¹¡¯d 1-e S¨¹ ?¡¯b*iCTit
?¨¹ cours des p¨¦riodes nocturnes.
L a
figure 7
p ?¨¦sentr ? ??
-j¨¦ ?iC
d' en ?eg Ist ?cmcnta
d. i'_
lu
.
s ?linite ?U cours de ?a CEiiTij> ?g2? d e J ?nrier
1.990. comme p ?ur
?a temp¨¦r ?tu ?e
(Fig. 6) ii;;
c: ;y- c 1 e
,-J y +,G..n~~
u,uo¨¦nii~ ?ti¨¹~ de l ?
col.onne d'eau se superpose n\\*ec 1e z;,-cle de 'j¨¹s ?iit, traduis ?nt
?e d¨¦plxement advectif horizontu?
,
d u f ?GEt s ?le,
et
12s
co¨¹rtes p¨¦riodes de d¨¦crochement de ?a salinit¨¦ interm¨¦diaire
par rapport 5 celle du fond se superposent z;'ec les p¨¦riodes
d'inversion de
courantl,,¨¦.toru;dt;isant
?a diffusion turbulente
-<ertic ?le. En outre,
v 1% ion parall¨¨le de 1.6 Fente des
enregistrements de surface et de fend traduit une influence de
la dispersion longitudinale de In salinit¨¦, sous l'effet de ?a
mar¨¦e.
Ces
deux
campagnes
d'enreg ist ?ements
ill¨¹strent
la
variabilit¨¦,
saisonni¨¨re et
hor-:
aire,
du
nouveau
?¨¦gime
hydroclimatique de l'estuaire : for-Gage dynamique oscillant du
coursnt de mar¨¦e,
for ?age thermique nyct¨¦m¨¦ral, perturbations
thermiques et
halines
provoqu¨¦es p ?r le
d¨¦plecement des
lentilles d'eau douce,
processus
adveztifs
horizontaux
et
processus diffusifs verticaux.
I
A chzque l&cher du barrage de
l-l:
uiama,
l'ensironnement
estuarien
retr ?ce,
¨¤
plus
l ? ?¨¹tc
fr¨¦quence, l'histoire
c.onp?¨¨te
d'un
¨¦tiage,
?l ? ?s
q¨¹'elle
etait unique c;t-ant la construction du barrage.
. _ .__- __ __----- -. .--.--
_.-._---~_- .-._-
I
CARACTERISTIQUES
DU MODELE WMERXQUE
1
i _..._ _.. .__ ------ __.. -.-
J
lL:n r,udc¡± le
, .
numer;q¨¹e
h:rl
LJ.LU11112113.LV11LICL
;m,.?,: ,.,,,.l
.r...n+:,r.l
#% -; n -.. , .
Vtl c.lL.cII de ~-1.Ls~~~l.8ti ?ii
UC
n ? ?¨¦e
et de .
m-4 n.-.
d;spel 31vil
d ii
sel. ?
¨¦ t ¨¦ m i s
e i,
place s¨¹ ? le
iii i 1 i e
l-.,-.T.n,l
ii
d' ¨¦t¨¹de
e n t r e
Di ?m ? e t
Candicle.
C
e
modefe Lci,vae s¨¹ ?
¨¹ n F?
?es ??¨¹tion
n¨¹rn¨¦ ? i que
d e s
¨¦q¨¹ ?t
C.-.-A a7mF.r.C CL 1
iGilS
I"I*"cAIll ?;¡®,LLILeE;
de I ?
d>-n ?miq¨¹e d e s
fl¨¹ides ..4 n,-1,.
.
. 1 Zly'Lelix ,
c t
r e p r o d u i t ? ¨¹il i-;i*S Je +,-.m.-.¡®-.
r.c,,*pa
(q.l ¨¤
e,
de¨¹x
min-¨¹tes, l e s ch ?mps c?'¨¦?¨¦v ?tions, l e : ;
com~ ?s ?ntes
ho ?iz ?Rt ?le e t -v' e ? t i c ? 1 e
d e l a L- 1 te s se d*u c' 0 XLi L LT ?, ,L
r3 c 1 <;r, 2 f ? ¡®i e
p ?incip ?l de l'est¨¹aire et
r
moyennees
s¨¹ ? 1.3 l...x-.T.-,..,
1 CA* 5¡¯LL¡± >
? i ris 1. q u e
1 ii
salinit¨¦ de l'eau, en fcncti~n des conditions init* ??cs de
s ? 1 i E i t¨¦ dans 1' estuaire,
d ¨¹ for ?age
m ? ?&
j j, ' ..v*,,l
d
e
C*"Q.J.
e
t
d¨¹
d¨¦bit
d'eau douce ? l'amcnt, qui ?urcnt 6te
'nl.,hlnmrrn+
p ?ccII¡®AuIc:1IIcII~
c h o i s i s .
Le
mod¨¨le
retenu
est
¨¹n
iE0d¨¨l.e Cl ?SSiCiU? 9
c ?n ?¨¹
initialement
par Hamilton (1975) sur le Canal de Rotterdam
(Pays- E '
?S/ > p¨¹is utilise par de Borne de Crandpri (?J'Y!?) et d-u
Penho ?t
(1979)
sur l'estuaire de la Gironde,
puis
encore
am¨¦lior¨¦ par Salomon (1981) sur l'est-uaire de la Seine.
Le
mod¨¨le
utilise
une
discr¨¦tisation
sp ?tiale
longitudinale du milieu constit¨¹¨¦e d'une s¨¦rie de 2'v :s 2 c t, ions
transversales
rectangulaires,
r¨¦parties
entre
Eiama
et
Candiole vers l'aval selon un pas d'espace constant de deux
kilom¨¨tres (Fig. S), et d¨¦criv ?nt ainsi une s¨¦rie de 19
comyartiments au
niveau desquels
les -v- ?le¨¹rs d'cl&-,- ?t ion, de
vitesses et de salinit¨¦
sont c ?lcul¨¦es par ?e modele. L' ?i ?e
de chaque section
?ectangul ?i ?e
consid¨¦r¨¦e par !.e mod¨¨le est
c ?!cu?¨¦e de f ? ?on ¨¤ conserve ? une stricte e~*:GTT-l.T-~
LAN'1 " uLcllc>e
? v e c
! ' ? i ? e de la section r¨¦elle .
Tv~e ?tic ?leme-+
IIL,,
le
mod¨¨le
p ?s ?c it
?i ?e
d i T i.3 ? 4 11. i S ?t i. 0 n
c ? ii s t i t ¨¹ ¨¦ e
d¡¯lii ?
d¨¦coupage
des
secti ?ns
+ m..,z..l .-Y; n
?fcLcALllbC41CIILes
¨¦q¨¹;a ?lentes
e ri
cinq
nire ?¨¹x de 1
m¨¨tre
d'¨¦puisseur
a.CAA...-.
L IIL1.L c*ll ,
dep¨¹is la
section
1
J¨¹squ'¨¤ l ?
section
1 1
I .L 1
t
E! n
q¨¹ ?tre
niveaux de 1 m¨¨tre chacun depuis la section le!
Jusqa'$ la
s e c: t i 0 n 20. A
chacun de c.es niveaux, correspond le ca.?cul
d'une
'
'
s ?l;nite,
d'une vitesse horizontale et d'une t-itesse
k-e ? t i c a ? e .
L¡¯ inform ?tion
morphologique
et
b o +- h -T
¡®+-; 1-111
uL.liymebL syuc
s ¨¹ ?
l'estuaire,
n¨¦cessaire
¨¤
cette dis c ?¨¦tis ?tion
spati ?fe d u
m o d ¨¨ l e ,
est
issue
de trois sources diff¨¦rentes :
1 'Btl ?s
\\rzv ?¨¹tique d u
Fleure
S¨¦n¨¦gal
(Ee ziukov,
107-l \\
IJ,I/,
16
c ?rte
bathym¨¦trique du Service Hydrographique et Oc¨¦anographique de
1la Marine disponible ¨¤ la Capitainerie du Port de Saint-Louis
(Fig. 9), et
une
s¨¦rie de
relev¨¦s
effect¨¹¨¦s
?.¨´
sonde¨¹r
acoustique le 19 d¨¦cembre 19S9 entre Saint-Louis et Candiole,
Cette
discr¨¦tisation spatiale qdi repose
sur
u n
ca?cul de
secti ?ns
rectangulaires
¨¦quivrlentes
conduit
¨¤
une
schimatis ?tion de l'estuaire qui conserve des caract¨¦ristiques
d'ecoulement
¨¦quivalentes ¨¤ celles
de l'estuaire r¨¦el, mais
. ?b'C-c des
profondeurs diff¨¦rentes des mesures obser-<@es. Il
fa:idra
*
tenir compte de ce d¨¦calage g¨¦om¨¦triq¨¹e du mod¨¨le par
1¡¯ est¨¹ziii-e, d ?ris t 0 ii t. c 3 ! E :,
T
Le C,.Mc.r%dA
I¡±I ka.6t;
d ii mvd¨¨le r-ii- p ?ei ?c! en cvmpta Ci ¡®~1 Z 1 .y $L.it 1 r^ 3
1 ,$cb,e 1-3 du L..,,.-...n
I
U0.L .L age
de n:,,,
-
YlcLI*IcA>
?
1 ¡¯ ?m ?nt
e 1.
?c
m8 ?egr ?mmc de
Candiole ¨¤ llnT-ml
CIVa.1. 1 J ? ritesse du tent' i ?'cst, pc&3
Y-\\ ,-. n ;IriL"d¨¹i:c
, 1. + .,3 Y\\
dans le md¨¨le. lo¨¹r l ? mise .c n ?e¨¹r ?c dU mod¨¨le > ¨¹ ?l e st ?t i ?r;
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¡®%CAL. L¡±IICI.L,
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c ?; ?tin¨¹e
\\ACJlfL
S;ir¡¯Ceill¨¦e.
Les
mar¨¦g ? ?mmes
d U
p ?ste
c! c;
S&n?-L ?;iis
v ii +L
¨¦galement ¨¦t¨¦ rend-us disponibles par le m¨ºme Servic ?, pendan-t
l ?
d -'J ? 6 e
de
l'¨¦tude.
Les
en ?eg i streme ?,ts
' ..,-.-.-i,;
iii ? ?C?g~ oyi2~.<>liCS
effe ct¨¹¨¦s
¨¤
Diama
p ? ?-v- iennent
de
lu
s t 8 i. i 0 n
CE LCE ,
provisoirement install¨¦e par 1 'ORSTVM ¨¤ 1 ' ?;- ?? du Lr.---N,\\
UCCI I agc d ?ns
1 e cadre de
la convention avec ?'VI!VS, m ?is d¨¦ili ?nt¨¦e depliiS
n.-v:1
c2.v 1. il
1990. Les figures 10 et Il. pr¨¦sentent ?especti~~ement les
enregistrements mar¨¦graphiques de Saint-Louis et de Candiole
disponibles 2endant la dur¨¦e de l'¨¦tude.
La formulation math¨¦matique des ¨¦quations est pr¨¦sent¨¦e en
Fig.¨¹ ?e 12.
Les simulations de c ?l ?ge du mod¨¨le ont conduit C
retenir 1s param¨¦trisation su;vante :
- coefficient de frottement
: k = 2.5.10-3 Sf,
- coefficient de diffusivit¨¦ horizontale : c'Aix = 1 .2.103
SI
coefficient de viscosit¨¦ Tv-erticule
. 1
-
t n - 3 , hT /:
3
.
L . 5 . L "
\\I"L. \\ Li . ?O-
coefficient de diffusivit¨¦ verticcLle
: 0.3,?O-4~K,~!.IZ-4
L ? grille de calcul num¨¦riq¨¹e est presentee
r^ n c * 4.l.T.
I I&"L e 13.
Le
m ?d¨¨le
fonctionne
avec ¨¹n pas
d'e".yP.
~Loi;zon+- ?~
aLduce
de 2
kil ?m¨¨t ?e-=J> UE PELS d'espace verticc;? de ! m$trc C-C ;;n pas UC
+Lf?iilpS constant de 2 minutes
T,'n..
*..,fi+:
.
urpros lLIIck c.l~n d(-?s &q.~st~o~,-, pst
fa:lte p ? ? l ?
m¨¦thode des diff¨¦rences finies.
Lc s
d&i;.r;es
si>¨¹tiales
sont
centr¨¦es, ? l'exception des
termes
n 0 n
?ln¨¦ui ?es
d'adrection en sel q¨¹i st;r;t d ?centr¨¦ l,~--,cC-c.,m\\
I ciy3 L 1 C~CL,>, I
-i'ers l' ?mont ?u jusant, et vers l'aval a¨¹ flct. Les c!¨¦ri;T¨¦es
teiilpO ?el?eS sont trait¨¦es explicitement, ?i l'cZiCl3~ti ? ?i des
termes
de
viscosit¨¦
et
de
di ff¨¹sivi+b¨¦
r 3. C
qu .L
s ? ? ?t
t ? ? i t ¨¦ s
implicitement pour des raisons de st ?bilite n¨¹merique.
Les r¨¦sultats du calage et de l ? validation dl: mod$?c sont
pr¨¦sent¨¦s sur la figure 14. Le calage du mod¨¨le est effect¨¹¨¦ i
p a r t i r des
¨¦l¨¦vations de m ?r¨¦e
observ¨¦es .& Saint-Louis
.
et ?
Diam ? ?U cours
de la p¨¦riode du 9 au 12 fi:-rler IJJC, L ?
validation du mod¨¨le est effectu¨¦e ¨¤ partir des elev~tions de
mar¨¦e
observ¨¦es
i Diama,
et des d¨¦bits
oscillants de
r
m ? ?ee
calcul¨¦s ¨¤
Saint-Louis ¨¤
partir des
enregistrements
des
courantom¨¨tres Aanderaa,
au cours de la p¨¦riode du 24 a:; 26
janvier 1990.
Un exemple de la validation du mod¨¨le en salinit¨¦ est
present¨¦ sur la figure 15 qui correspond 2 la p¨¦riode du 22 au
26 janvier 1990 ? Saint-Louis pendant l ?quel?e le d¨¦placement
adrectif dl-une lentille d'eau douce,
en provenance du l ?cher
de Diama du 21 jam-ier, provoqtie une forte stratification de
1 a
c o l o n n e
d'eau et une variation cyclique prononc¨¦e de lz
i
NOTICE D'UTILISATION DU MODELE
i
I....----
._I-----.~... 1
L a
m i s &
en oeuvre du mod¨¨le n¨¦cessite l'installation du
r
prealable d-u module ex¨¦cutable SEN,EXE qui fonctionne sous le
.
s y s t e me A'exploitation
U
MS/DOS.
D'autre part, ce module exige
l ?
constitution
parall¨¨le de
deux
fichiers
d'cntrec
correspondants
?ux
vale¨¹rs
des
s ?linites
initiales
A
? ' estuaire et
?U
mur¨¦gramme
de Candiole,
et
96. Ii.
dc ? ? ?:fi
respectivement porter les noms de SALIXIT.TXT et de ?2AREE.TXT,
a i ii s i que les formats d¨¦crits dans ce qui suit.
L ? 4-4 dl.v?
LI~UIt-3 16 pr¨¦sente ¨¹n exemple de ?a facon dolit il faut
I
py(lp ?r&>;.
le
fichier des salinit¨¦s initiales. Les valeurs de
s <I :! i ;1 i +b ¨¦
SGfit,
l¨¹es
en
format
FCRTRAN
'
?eel
e t
2 ? i .*¡® c^ r, 4(,
oblig ?toi ?ement
¨ºtre ¨¦crites avec un peint d¨¦cim ?! et. ¨ºtre
espac¨¦es par an blanc.
Ch ?que
ligne
correspond ¨¤
¨¹ne
section
d¨¦finie
s Li ?
1 'est¨¹ ?i ?e (Fig. 8). La premi¨¨re ligne 1 correspond au barrage
de Yi ?m ? et
doit
¨ºtre toujours
n¨¹lle .
L ? derni¨¨re ligne 2C
.
?orresi; ?nd ?
1 ?
salinit¨¦ de Ia
section 19,
si.tu¨¦e ¨¤ 2
kil¨¹mit ?es A 1' amont de Candiole.
Chaq*ue
c ?lonne
correspond
¨¤ une valeur de
S ?l il ?it¨¦ ,,
Le
mod¨¨le est con ?¨¹ avec des sections rectang¨¹l ?i ?es ¨¦quia ?lentes
d¨¦coup¨¦es avec un
'
maximum
de
5 niveaux de 1
m¨¨tre de
profondeur
chacuns.
Les 5
valeurs
observ¨¦es de
salinit¨¦
.
;niti ?le,
rappo ?tees ?% l'¨¦chelle des sections rectangulaires
¨¦y¨¹iv ?lentes,
sont report¨¦es sur les colonnes 2 (s¨¹ ?f ?ce), 3,
-?,
5 et E (fond).
La colonne 1 correspond ¨¤ une extrapolation
obligatoire de la salinit¨¦ de s-urface qui figure en colonne 2.
Tue 3
colonnes ? et 8
correspondent ¨¤
uhe
extr ?pvlati ?n
obli gatoire de lu salinit¨¦ de fond qui figure en colonne 6.
Ch ?q¨¹e
va? e¨¹ ?
C ? ? ?eSp ?Tid
h ¨¹ Se
6 l¨¦*,- ?t ion
d c
,
~r ? ?ce ,
exp ?rm-¨¦e
e ri centlm¨¨t ?e -981 ? ?ppo ?t
I
a¨¹ n ¡®~ V e a¡¯~1 m ?yen d e ? ? mu ?ee
?¨¹ c ?¨¹rs d e 18. p¨¦ri ?de CC ?¡®S id<iy& > e t
,.T.RZIC1m+ A,
p ?w * c LLCIII CI UC
! ii lcctu ?e
dl;-ecte d ¡¯ ¨¹ n m a r ¨¦ g ? ? m m e d e !. ? st ?ti ?n d e C ?ndiclc, cffcct¨¹¨¦e
&.¡°rec -¨´Ti
? ?S
de
temps de 1.
he¨¹ ?e .
t--h,,.,,
L 11uycie
1 igne
d ¨¹
fichic ?
c ?rrespond par cons¨¦quent A une r ?leur horui ?e de !' ??¨¦ration
dela
'
m ? ?ee
et
doit
C ?iii~ ? ?te~
?1~116~bv~1.c:lllen
; rz,+r.: x,'t."
t
Uri
po1nt
.
d¨¦cimal. Les v a 1 e ¨¹ ? s co ?resp ?nd ?nt ? ¨¹nf p¨¦r; ?ds de f!. ?t 3vllL
,Th..C
-pv:;itives et les vr*le¨¹rs de jusant sont negati*\\mes.
La premi¨¨re ligne duit correspondre a l'il¨¦vation de mar¨¦e
a¨¹ +,emp s 1' mI of 1 he¨¹ ?e ,, apr¨¨s le d¨¦m ? ? ? ?ge de la sim¨¹?ation.
L a
;-ale¨¹r de l'¨¦l¨¦vation ¨¤ TO sera demandez i l'ecr~n par le
mod¨¨le, apr¨¨s scn lancement.
D¨¦marrage du mod¨¨le : SE?IT.EXE
Il faut taper "SEN" pour l ?nce ? le mod¨¨le.
Cinq questions appar ?i ssent successirement & l'¨¦cra,n po¨¹r
.
d¨¦terminer les
caracteristiques d e l a
s imul aticn.
Chrque
valeur r¨¦ponse doit ¨ºtre exprim¨¦e dans l'unit6 indiqu¨¦e et
comporter obligatoirement un point d¨¦cimal.
L ? p ?emi¨¨re
question demande la valeur de l'¨¦l¨¦ration
1 n .i t 1 8 1 e (en m¨¨tre). Cette -,raleur correspond ¨¤ l'el¨¦x*ation lue
S *Li ? 1 e mar¨¦gramme de Candiole au temps To du d¨¦marrage de 1~
sim¨¹lation .
L ? seconde quest;on demande la ;ya?cur de 1~ sa.?initd (en
p ?¨¹ ?-mille)
observ¨¦e
8 ¨¹
+-,.-?.,Y T ? dc
l, c "'~'3
1.2
z; i ;i, ,¨´ 1 ? +; i v ;;
s ¨¹ r
1 a
section de Candiole.
La troisi¨¨me question dcmazde la ;Valeur du d¨¦bit moyen (en
m¨¨tre-cube par seconde) du 18cher a*u barrage de Ziama a-u co*urs
de la p¨¦riode simul¨¦e. Cette valeur demeure constante pendant
toute la simulation.
Si le ba ?r ?ge est fe ?m¨¦e, cette raleur
est nulle l
La quatri¨¨me question demande la valeur (en heure) de la
dur¨¦e totale de la simulation.
La cinqui¨¨me question demande la valeur (en heure) de la
fr¨¦q¨¹ence
avec
laquelle les
r¨¦sultats
interm¨¦diaires
d'¨¦l¨¦vations, de vitesses et de salinit¨¦s seront saisis sur
leurs fichiers de sortie correspondants.
Fichiers de sorties
Les ¨¦l¨¦vations de mar¨¦e sortent sur le fichier EX,EV.TXT
d ?nt la figure 18 pr¨¦sente un exemple. La ligne 1 correspond
?¨¹
comp ?rtiment
situ¨¦
imm¨¦diatement
¨¤ l'aval du barrage de
!!?
L¡¯efiploitati ?n g ? ?g;hii2i.iC? (22 CPS fiCl,iC?rs Cli?
+¨¦S;i?tats e;;
ca ? ?ct¨¨res ASCII est imm¨¦diate et pe¨¹t ¨ºtre enrisugke ¨¤ p ?rtir
d'une
p ?ogrammati ?n
? il
de
l'uti lis ?ticn
' ir,
1
?g *
ic;el
classiq¨¹e
(diagramme de s6~ie temporelle, Fsocontv:rs...l.
VT-I exemple de pros~ ? ?mmation g ?uphique FORTRAN utilisant l ?
biblioth¨¨que de routines PLSTUV pour reprisenter le champ des
?ecte¨¹rs
vitesses d ?ris 1 ¡®@Sti.i ?i ?C? est F ?Gp ?S¨¦
S.¨´I¡®
le
f i c h i e r
CHAMP FOR Les
.
0
fichiers
d'entr¨¦e de ce programme s'intitulent
VIT et WITI, qui correspondent
?espect;vement
?ux s ? ?t*es des
fichiers VITU.TXT et VITK.TYT au yas de temps 24 heures de
simulation (Fig.19 et 20). 1,~ figure 22 pr¨¦sente le diagramme
de trac4
.
correspond ?nt a 1' utilis~tion'de ces deux fichiers
par le module es¨¦c~tablc CHA?!J?.EXE.
Eezi¨¹kov, K.I. 1971. Atlas N ?u-tiq¨¹e du Fle¨¹rc S¨¦n¨¦gal. TGme 1.
Embo¨¹ch*xre-Port de Eogh¨¦. ICI<, Iaris.
Corbin, C., et L. Cecchi. 1991. Hydroclimat de l'est¨¹cire du
Fleur-e S¨¦n¨¦gal. Document. d'Archive du CRVDT n "lV5 .
De Borne de Grandpr¨¦, C. lnqcI
LJIJ. Yod¨¨ le bidimensionnei
e -ri temps
r¨¦el de la circulation wertic ??c estuarienne. Application ¨¤ la
Gironde. Oceanol. Acta. 2:6!-68.
Du Penhoat, Y., et J.C. Salomon. 1979. Simulation num¨¦rique du
bouchon vaseux en estuaire. Application ¨¤ la Cironde. Zceanol
Acta.
2:253-260.
Hamilton, P. 1975, A n¨¹merical mode1 of vertical circ¨¹lution
O f
tidal
estu ?ries
and its
applic ?tion to
the
Rotterdam
W ?terw ?ys. Ceophys. J. R. Astron. SOC.
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Salomon, J.C. 1381. Modeling turbidity maximum in the Seine
est¨¹ary. p. 285-317. ?TE J.C.J. Nihoul (ed '
'I> Ec ?hyd ? ?dyn ?mics.
Elsevier.
'OP
(
Pu: 'Oz:
= '02
JT'W'd '01
)
'0 'Of-
S/pP3
N3 'OZ-
3SS3U.h.
3
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-3
--*SL.
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13
2 * .¡¯
-Ik-
.
-7
i
FIGURE 1
M O U I L L A G E C O U R A N T O C R A I P H I Q U E
A
S A I N T - L O U I S
\\3
4
_--I. _
/.
--.
._ .__... -----
4
i
<(
7.60 I?l ?:s.kl.
DEUX CAMPAGNES D'ENREGISTREMENTS :
PERIODE DU 22 JANVIER 1990 ii 9 HEURES
PERIODE DU 21 MAI 1990 B 14 HEURES
AU 26 JANVIER 1990 B 13 HEURES
AU 25 MAI 1990 ii 13 HEURES
FIGURE 8
.:
3
fl¡¯Drr
. . .---.(-
11
SAINT-LOU
w
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xi
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J
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i
FIGURE 12
- _ - _ . . -
- _
- - _ - - - . -
. _ .
. - - l - -
MODELISATION NUMERIQUE DE
CIRCULATION DE MAREE ET DE DISPERSION SALINE DANS
__. _.__ -_. ~-._---_
--
-
L'ESTUAIRE DU
'FLEtiVE ."SENtiCkXi ."
F O R M U L A T I O N M A T H E M A T I Q U E : - D U M O D E L E
a(BU)
+&.!L,
ax
az
5
a
BUdz
L%.L.,~
1
-0
a t
B
ax
au
au
a u
-t~U-tw---
- P
as -
(5 -2)
a;
o a(Nz -3
a t
ax
~tu~+w~~glp
as
as
a(l.iii) ¡¯ a(KiL) o
az
a t
ax
a2
B
ax
a2
.
Nz - HUp- (Nl f(z)) (1 + 7 Ftip*25
Kz = HU/j? (Kl f(z)) (lot Ri) K'
u,w
.. les composantes hor izontale et verticale de la vitesse
El : la largeur des sections de l'estuaire
c
: l'¨¦l¨¦vation en surface
H
: la profondeur totale de la section ¨¦quivalente
P
: la densit¨¦
-0I; : Ia densit¨¦ moyenn¨¦e sur la profondeur
s
: la salinit¨¦
Ni5
: coefficient de viscosit¨¦ turbulente verticale
Lx, K¨¹ : coefficients de diffusivit¨¦ turbulente horizontale et
verticale
k : c,oefficient de frottement
Ri : nombre de Richardson
11, 9
K, et Ke
sont
des
constantes
d¨¦termin¨¦es
lors de
l'¨¦talonnage.
FIGURE 13
.~- --.--.-_--
1
I
i __..._. _ _. .._______ !?ELUToN NUME.!FQUE DES EQUAT1oNS
-.-A
APPROXIMATION PAR LA METHODE DES DIFFERENCES FINIES.
- DERIVEES SPATIALES CENTREES,
- TER"IE D'ADVECTIVN HORIZO?iTAL E?J SEL DECENTRE VERS
L'AYONT AV JUSANT ET VERS L'AVAL AU FLOT.
- TRAITE?IENTS EXPLI CITES A L'EXCEPTION DES TERMES DE
k-ISCOSITE ET DE DIFFCSIVITE TRAITES IMPLICITEME?4T.
GRILLE D E
CALCUL DU
MODELE
DOWI
* u
Computahon points.1 0 ws
¡®OE
sInQl'+s ¡®02
¡®OI
u
¡®0
OCI) ¡®OI-
tiQIltlh313 ¡®02-
¡®OE-
LL
&
0'82
5-
/-.--
---.__ _.--
.-- ---_ .--
*-
%
1 0
. I
N3
31INI-W
FICURE 16
FICHIER : SALINIT.TXT
H
¡± u
FICURE 1 8
F I C H I E R : ELEV,TXT
FOND
FIGURE 19
FICHIER : VITU,TXT
-15.32
-14 .U?
-11.83
-1.c.25
-14 .zu
- 16 I 6, c3
-15.71
-11,65
-7. 71
-7< I 44
-6¡± 37
- ^7 . .5E?
-4.3 ?
AVAL
FIGURE 20
FICHIER : VITW.TXT
-
L \\-.,
_ ¡®7 i-
IJ
i
¡± 55
. ,& .;
_ c a-7
. ..J i
n r,
.¡°¡±
_. . *r.,,
-.CJ
.^ .l?,,
.C¡±
_ 7, -7
* v I
¡®,
1.-.1-.-,--1-
_ .
SURFACE
FOND
AVAL
FICURE '21
FICHIER : SAL.TXT
FIGURE 22
CHRMP IIE VITESSE DANS LE FLEUVE SENEGRL
L A C H E R fUWNf =
0 M31S
CFIS TYPOLOGIQUE - RENVERSE DE MI?REE
h o r i z o n t a l e m e n t : lcm = 7
CdS
uerticalsment :
lcm =
2 E-2 ?m/s