Modélisation hydrodynamique tridimensionnelle et connectivité dynamique : l'estuaire du Saint-Laurent

Résumé

Cette thèse analyse les interactions tridimensionnelles entre marée, débit fluvial et géométrie dans l’estuaire fluvio-moyen du Saint-Laurent, un système macrotidal multi-chenal à forts gradients bathymétriques et asymétries géométriques. Les approches existantes, majoritairement 1D/2D ou 3D peu résolues, ne capturent pas les processus tridimensionnels rapides et transitoires qui organisent la dynamique des systèmes multi-chenaux, tels que la propagation des inversions de courant, les recirculations, les cisaillements verticaux, les déphasages latéraux et les échanges inter-chenaux. Pour combler ces lacunes, un modèle TELEMAC-3D haute résolution a été implémenté et validé à partir de mesures tridimensionnelles. Il constitue la première base hydrodynamique 3D suffisamment résolue pour représenter les structures fines et la connectivité dynamique de l’estuaire. Le modèle révèle des mécanismes jusqu’ici invisibilisés, notamment des inversions non synchrones, des recirculations, des structures tourbillonnaires et des échanges latéraux et verticaux instationnaires associés à des phénomènes de couplage/découplage verticaux des couches de la colonne d’eau. Ce travail fournit la première analyse haute résolution des processus hydrodynamiques rapides et instationnaires qui organisent la connectivité tridimensionnelle de l’estuaire. Les résultats montrent que les phases de transition de marée (flot–jusant et jusant–flot), traditionnellement considérées comme quasi statiques, constituent en réalité des phases organisatrices majeures : l’affaiblissement des vitesses longitudinales intensifie les dynamiques secondaires tridimensionnelles. Ces processus sont particulièrement importants autour des haut-fonds et des jonctions tidales, qui sont des éléments de connectivité hautement dynamiques. L’un des apports majeurs de la thèse est la formalisation d’un patron d’écoulement tridimensionnel pour les jonctions tidales asymétriques, structuré en quatre états récurrents (confluence, tributaire nord, tributaire sud, diffluence). Ce cadre unifié, construit à partir du cas du Saint-Laurent et généralisable, fournit une grille de lecture applicable aux estuaires macrotidaux profonds asymétriques. Ce travail offre également une base hydrodynamique 3D pertinente pour l’étude de mécanismes tels que l’intrusion saline et pour l’analyse de problématiques appliquées comme la dispersion de polluants ou les impacts anthropiques et climatiques dans les estuaires.

Date	13 août 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Damien Pham Van Bang (Directeur(-trice)) & Abdelkader Hammouti (Codirecteur(-trice))