Courantomètres ADV

La compréhension des processus sédimentaires, en particulier les séquences d’érosion/dépôt, nécessite le suivi fin des paramètres sédimentaires tels que la turbidité dans la colonne d’eau et l’altimétrie du sédiment. Cependant, pour aborder complètement cette dynamique, il est indispensable de déterminer et quantifier les forçages hydrodynamiques contrôlant ces processus. La mise en œuvre de courantomètres ADV permet d’accéder à ces forçages (courant, vagues de vent, houle, batillage) et de quantifier leur impact sur le fond.

Les ADV (Acoustic Doppler Velocimeter) sont des courantomètres ponctuels, utilisant la technique Doppler pour mesurer à haute fréquence (jusqu’à 64 Hz) les trois composantes de la vitesse instantanée. Le volume d’échantillonnage insonifié est faible, ce qui permet une excellente précision sur la mesure et un positionnement de la mesure très proche du fond. Ces appareils sont munis de capteurs de pression, permettant de mesurer à la fois le courant et les vagues, d’un compas, d’un inclinomètre et d’un capteur de température. Ils sont autonomes en énergie et en mémoire, et certains d’entre eux possèdent des entrées analogiques permettant d’adjoindre des capteurs complémentaires, comme des turbidimètres, ou de synchroniser différents ADV. Ils peuvent fonctionner en continu ou, plus fréquemment, par salves de mesures à haute fréquence.

Le laboratoire Physed possède deux courantomètres ADV : un ADV Vector (Nortek – 6MHz) et sa batterie complémentaire externe et un ADV (Sontek – 10MHz) avec sa batterie exterrne complémentaire. Ces instruments sont déployés en subtidal sur des structures ou en intertidal sur un cadre en aluminium monté sur site (voir photos).

Le post-traitement des données de vitesse instantanée permet de déterminer le courant moyen, les vitesses orbitales des vagues, les tensions de cisaillement près du fond (courant seul, vagues seules, vagues+courant). L’utilisation de l’intensité acoustique rétro-diffusée permet, après calibration, d’estimer la concentration en matières en suspension près du fond. Pour cela, le laboratoire a développé des routines Matlab® pour automatiser le traitement.

Il est conseillé de déployer ces instruments en même temps qu’un altimètre ALTUS et une sonde de turbidité pour accéder à la dynamique précise du site étudié (par exemple les contraintes critique d’érosion). De plus, cette mesure ponctuelle proche du fond peut être complétée par une mesure dans la colonne d’eau par ADCP.

 

 

Déploiement des ADVs sur estran : Montage spécial pour des mesures sous table à huître en Baie du Mont Saint Michel (haut), montage « classique » estran dans le Bassin d’Arcachon (bas). Photos H. Jestin.

Caractéristiques techniques : 

Le Vector conçu par Nortek permet de travailler jusqu’à 64 Hz, en continu ou par salves. Le volume de mesure est inférieur à 1 cm3, ce qui permet une grande précision sur la mesure des vitesses.
Pour un enregistrement de 1040 mesures à 4 Hz toutes les 600 s, l’autonomie est de 18 jours (configuration batterie interne+batterie complémentaire externe), limitée par la mémoire de l’instrument (80 Mb) et peut être portée à 32 jours avec une mémoire de 156 Mb.

L’ADV Sontek de Physed possède des caractéristiques équivalentes, bien qu’il soit dédié, à l’origine, à la mesure en laboratoire. Il a été « marinisé » par le laboratoire sur le principe du système SAMPLE. En plus de la vitesse instantanée, le Sontek permet de mesurer la distance au fond et donc de fournir une donnée altimétrique du fond et en particulier les séquences d’érosion/dépôt.

Exemple d'exploitation des résultats 

 
Exemples de résultats obtenus à partir des mesures ADV : forçages hydrodynamiques sur la vasière nord

Références bibliographiques 

Verney, R., Brun Cottan, J. C., Lafite, R., Deloffre, J. and Taylor, J. A. (2006). "Tidally-induced shear stress variability above intertidal mudflats. Case of the macrotidal Seine estuary." Estuaries and Coasts 29(4): 653-664.

Verney, R., Deloffre, J., Brun Cottan, J. C. and Lafite, R. (2007). "The effect of wave-induced turbulence on intertidal mudflats : Impact of boat traffic and wind. Application to the macrotidal Seine estuary (France)." Continental Shelf Research 27(5): 594-612.