Le système TELEMAC

Le système TELEMAC a été développé par le Laboratoire National d’Hydraulique et Environnement (LNHE) d’EDF. Il repose intégralement sur un maillage non structuré, de type éléments finis. Dans ce domaine, il fait figure de pionnier, puisque dès l’origine (années 1980), cette technique particulièrement efficace de discrétisation spatiale a été adoptée.

La houle

Le logiciel TOMAWAC est un modèle de propagation spectrale d’état de mer de troisième génération, dont les caractéristiques sont très similaires à celles du modèle MIKE 21 SW (réfraction, shoaling, génération par le vent, dissipation par frottement, moutonnement et par déferlement, prise en compte des interactions non-linéaires entre les différentes composantes de la houle). Deux points spécifiques sont à noter : la dissipation par déferlement sous l’action d’un courant contraire, et la prise en compte de courants non stationnaires. Enfin, la version de développement comporte la prise en compte approximée de la diffraction. Le logiciel ARTEMIS est davantage adapté à la zone côtière : il résout l’équation de Berkhoff, ou « Mild Slope Equation » sous l’hypothèse de pente modérée de la bathymétrie, et prend en compte la réfraction, le shoaling, la diffraction, la dissipation d’énergie par frottement et déferlement, la réflexion totale ou partielle sur les ouvrages, dans des conditions de houle aléatoire et multi-directionnelle. Il est bien adapté à l’étude de l’agitation portuaire et des problèmes de seiches.

Le courant

Le modèle bidimensionnel TELEMAC-2D est capable de prendre en compte les phénomènes physiques suivants :

• propagation des ondes longues avec prise en compte des effets non linéaires,
• frottement sur le fond,
• influence de la force de Coriolis,
• influence de phénomènes météorologiques : pression atmosphérique et vent,
• turbulence,
• écoulements torrentiels et fluviaux,
• influence de gradients horizontaux de température ou de salinité sur la densité,
• coordonnées cartésiennes ou sphériques pour les grands domaines,
• zones sèches dans le domaine de calcul : bancs découvrants et plaines inondables,
• entraînement par le courant et diffusion d'un traceur, avec des termes de création ou de disparition,
• suivi de flotteurs et dérives lagrangiennes,
• traitement de singularités : seuils, digues, buses.

Le modèle tridimensionnel TELEMAC-3D prend de plus en compte la dimension verticale des écoulements ; il tient compte des effets de gradient vertical de densité lié à la température, la salinité ou la turbidité. Il est tout particulièrement approprié pour l’étude complexe de la dynamique estuarienne.

Le transport de sédiments et la morphodynamique

Le modèle SISYPHE évalue le transport de sédiments non cohésifs sous l’action du courant seul, ou sous l’action combinée de la houle et du courant, puis en déduit l’évolution des fonds. Sous l’action conjuguée de la houle et du courant, trois formulations sont proposées : la formulation stationnaire de Bijker, la formulation quasi-stationnaire de Bailard et la formulation semi-instationnaire – la plus réaliste - de Dibajnia-Watanabe. La rugosité est prédite en fonction des dimensions des rides. L’effet de pente sur le transport solide est pris en compte, de même que la granulométrie non uniforme, avec effet de masquage des sédiments les plus fins et d’exposition des sédiments les plus grossiers. Le modèle SEDI-3D calcule en outre la répartition verticale de la concentration en suspension en régime non saturé (répartition verticale hors d’équilibre) ; il est adapté à l’étude de situations avec variation très rapide de l’écoulement, telles que la simulation du comblement de chenaux ou de souilles.