Determination of the interstitial velocity field in the swash zone by Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV)

The experimental study of the hydrodynamics of the sediments and the physical analysis of the process of exchange at the water-sediment interface in a zone of swash are essential for the understanding of the sedimentary transport processes in coastal environments, in particular to control and forecast the evolution of the coastline. The objective of this study was to exploit the technique of Ultrasonic Doppler Velocimetry (UDV) to examine the evolution of the velocity field at the water-sediment interface in a zone of swash in various conditions of incidental regular waves in a wave flume. The velocities were measured in different conditions of the swash within the sediment bed, and in the fluid vein at the swash edge. These measurements show: an exponential distribution of velocities inside the sediment bed; a difference in the velocity gradient at the water-sediment interface, between the velocity in the water vein at the swash edge and the interstitial flow in the swash. The measurements obtained in the wave flume made it possible to observe an evolution of the velocity profiles according to the phases of the swash, which are characterized by a phase shift between the free flow at the swash edge and the interstitial flow during the two phases of the swash: uprush and backwash.

L’étude expérimentale de l’hydrodynamique des sédiments et l’analyse physique du processus d’échange à l’interface eau-sédiment en zone de swash revêtent un intérêt capital pour la compréhension du processus de transport sédimentaire en milieu côtier, notamment par le contrôle et la prévision du trait de côte. L’objectif de cette étude a été d’exploiter la technique de vélocimétrie Doppler ultrasonore (VDU) pour l’étude de l’évolution du champ des vitesses à l’interface eau-sédiment en zone de swash pour différentes conditions de houles régulières incidentes en canal à houle. Les vitesses sont mesurées pour différentes situations du swash au sein du lit sédimentaire, dans la veine fluide de la langue de swash, mettent en évidence : une répartition exponentielle des vitesses à l’intérieur du lit de sédiment ; une différence de gradient de vitesse à l’interface eau-sédiment, entre la vitesse dans la lame d’eau de la langue de swash et l’écoulement interstitiel dans la nappe du swash. Les mesures obtenues en canal à houle ont permis de constater une évolution du profil des vitesses suivant les phases du swash, qui sont caractérisées par un déphasage entre l’écoulement libre de la langue de swash et l’écoulement interstitiel durant les deux phases du swash : jet de rive et retrait.