1D vertical numerical model for suspended sediment

in wave-current INTERACTION:

Application to Casablanca-Mohammadia coastal zone

 

Modèle numérique 1D vertical  des sédiments

en suspension  sous l’interaction houle-courant :

Application à la zone cÔtière Casablanca-Mohammadia

 

L. Mouakkir1*,  H. Smaoui2, S. Mordane1, M. Chagdali1

1 Laboratoire de Calcul Scientifique en Mécanique, Faculté des Sciences Ben M’Sik,

Université Hassan II- Mohammedia, Casablanca, Morocco.

2 Département des Mathématiques et Informatique, Ecole Nationale Supérieure des Arts

Métiers - Meknès, Morocco.

* Corresponding author. E-mail: mouakkir_laila@yahoo.fr

Received: 26 January 2009; revised version accepted: 22 March 2009

 

Abstract

     The present study is focused on sediment suspension in combined wave-current flow. The present model is based on the 1DV approximation of the shallow water equations, including a series of advection-diffusion equations for SSC (suspended sediment concentration) of specific size. Turbulence generated at the sea-bed is computed with the aid of a one-equation closure K-L model describing the time-space evolution of the turbulent kinetic energy (TKE) K and a semi-empirical formula of the mixing length L. In this study, the model is forced by the tidal pressure gradients computed from 2D version of the MECCA model (Model for Estuarine and Coastal Circulation Assessment) applied to the coastal zone of Casablanca-Mohammadia. To show the influence of wave on a tidal currents, we present the computed solutions of hydrodynamics (velocities, shear stress,…etc.) and suspended sediment transport (SST) for the current alone and with wave-currents. These results suggest that wave plays an important role in the shallow coastal seas and cannot be neglected in the study of dynamics of sediment transport.

 

Keywords: Numerical modelling; Wave-current interaction; Shear stress; Sediment suspension; Tidal; Turbulence.

 

Résumé

     Cette étude concerne le transport des  sédiments en suspension sous l’interaction houle-courant. Le modèle numérique développé, est basé sur une approximation 1D vertical des équations des eaux peu profondes, intégrant  une série d'équations d'advection-diffusion de la concentration des sédiments en suspension  pour différentes tailles de sédiment. La turbulence générée au fond est calculée à l'aide d'un modèle de turbulence  à une équation (K-L) décrivant l'évolution spatio-temporelle  de l'énergie cinétique turbulente  K et une  expression semi-empirique de la longueur se mélange L. Les effets conjugués de la houle et du courant sur le fond ont été inclus. Ces effets permettent d’augmenter la contrainte de cisaillement au fond responsable de la mise en mouvement des sédiments. Le modèle 1D vertical ainsi développé a été forcé par les gradients de pression provenant  de la version 2D du modèle MECCA  appliqué à la zone côtière de Casablanca-Mohammadia. Les résultats obtenus dans ce travail, montrent  que la houle joue un rôle important  en zone côtière peu profonde, et ne peut être négligée dans l'étude du transport sédimentaire.

 

Mots clés : Modélisation numérique; Interaction houle-courant; Taux de cisaillement; Sédiment en suspension; Marée; Turbulence.


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