Les littoraux sableux microtidaux comme ceux que l'on rencontre sur le littoral Languedocien  sont caractérisés par l'existence de lagunes bien développées à l'arrière d'un cordon dunaire actuellement en érosion ou en construction selon l'endroit. Dans les 6 à 10 premiers mètres de bathymétrie de l'avant-côte, le stock sableux est organisé en une à trois barres sédimentaires de 0.5 à 2.5 mètres de haut, rectilignes ou festonnées (c'est à dire en forme de croissant). La caractérisation du stock sableux dans l'avant-côte a fait l'objet de plusieurs travaux universitaires dont ceux de Certain (2002,2003) du Laboratoire des Géoenvironnements Marins de l'Université de Perpignan.

Certain décrit de manière détaillée le système des barres sédimentaires littorales en régime microtidal et a proposé, à partir des géométries observées sur le terrain, plusieurs mécanismes de formation possibles pour ces objets, inspirés de travaux américains existants(modèles NOP,...).

Par ailleurs,  il a effectué des essais de mesure de courant et de houle dans l'avant-côte, en collaboration avec le LSEET de Toulon et a montré que la mesure hydrodynamique était primordiale pour une bonne compréhension de la dynamique des barres sableuses, et devait être développée.

 

Parallèlement, l'EID a engagé depuis plusieurs années une surveillance de la forme des barres sédimentaires sableuses et de la plage émergée adjacente, en réalisant des profils topobathymétriques et topographiques sériés de façon systématique sur plusieurs sites en Languedoc. Ces mesures continuent d'être réalisées et sont une source d'information essentielle pour une bonne compréhension de la morphodynamique littorale.

 

 

L'objectif scientifique de la thèse est de caractériser la dynamique du stock sableux total (c'est à dire le sable de l'avant-côte, de la plage émergée, du cordon dunaire et de la lagune) sur certains littoraux Languedociens. A partir de cette expérience, proposer une méthodologie pour la caractérisation de la dynamique du stock sableux, utilisable par les gestionnaires du littoral.

 

Le projet de thèse s'inscrit dans ce cadre général, et les objectifs spécifiques sont les suivants:

 

1.    Quantifier les processus hydrodynamiques (houle et courants) dans l'avant-côte par la mesure in-situ et relier ces processus au transport de sable et à la dynamique des barres sableuses. Les relations entre hydrodynamique et transport sédimentaire seront abordées avec l'aide des résultats théoriques sur la dynamique de plage les plus récents (e.g. Komar, 1998).

 

2.    Améliorer la connaissance du mécanisme de formation et d'évolution d'une plage microtidale dans son ensemble par l'observation, la mesure et la modélisation numérique multi-échelle.

 

Sur le plan technique, le projet repose sur les points suivants:

 

1.    Mettre en place des campagnes de mesure de la pression et des courants en zone d'avant-côte microtidale et réaliser un traitement adéquat sur ces données pour remonter aux processus de houle et de circulation sous-jacents.

 

2.    Réaliser une synthèse des données topobathymétriques acquises par le SMNLR et l'EID sur les sites d'étude et reconstituer sur ces zones l'histoire du stock sableux. Intégrer les données topobathymétriques acquises par l'EID au cours de la thèse dans le bilan et simplifier le traitement de ce types de données.

 

3.    Utiliser l'ensemble des profils topométriques GPS acquis par l'EID et reconstituer la dynamique des barres sédimentaires sur plusieurs sites de mesure. Compléter l'approche de la dynamique de la plage émergée par des mesures au laser et avec différents outils géophysique d'imagerie de sub-surface (Géoradar, sondage sismique réfraction,...).

 

4.    Adapter certains modèles hydrodynamiques valables dans l'avant-côte (SHORECIRC, modèles issus de collaboration dans le cadre du PATOM) au cas des plages sableuses microtidales Languedociennes et mettre au point sur le plan numérique un couplage avec des codes comme REFDIF (courants de houle), SWAN (courants de houle) et SYMPHONIE (courants de circulation) afin de caractériser l'hydrodynamique totale.

 

5.    Développer une méthodologie de suivi intégré de l'évolution du stock sableux à partir de l'ensemble des données traitées: 1) mesure hydrodynamique, 2) modélisation hydrodynamique multiéchelle, 3) mesure géophysique de surface et subsurface sur la zone littorale.

 

 

 Côte artificialisée de la ville de Frontignan. Crédit Photo: EID Méditerranée.

 

 

 

1.    Plateforme de travail PROGELAC de l'ISTEEM: embarcation de 8m avec cabine 6m² à très faible tirant d'eau adaptée à la prospection en zone d'avant-côte.

 

2.    Moyens à la mer de l'EID Méditerranée.

 

3.    Mesure de courant ponctuelle: courantomètres acoustique à effet Doppler (ADV) de l'observation de Banyuls en collaboration avec Katell Guizien et/ou du LEGEM de l'université de Perpignan en collaboration avec Raphael Certain.

 

4.    Mesure de profils verticaux de courant: courantomètres profileurs acoustique à effet doppler (ADCP) du CEREGE en collaboration avec Mireille Provansal.

 

5.    Cages de protection de l'EID, de l'ISTEEM et du parc INSU.

 

6.    Profils topographiques et topobathymétriques: 2 stations GPS Thales de l'EID  et 2 stations GPS Trimble 5700 de l'ISTEEM, soit un total de 4 GPS RTK très haute résolution. L'ISTEEM dispose également d'une station Total 5600 (réalisation de cartographie 3D par laser).

 

7.    Evaluation du stock sableux à terre par imagerie géophysique de subsurface: l'ISTEEM dispose d'un Géoradar et d'une chaîne d'acquisition sismique réfraction, ainsi que l'ensemble des logiciels de traitement ad-hoc.

 

8.    L'ISTEEM dispose d'un parc de machines et de gros serveurs de calcul régulièrement améliorés qui satisferont sans aucune difficulté les exigences de ce projet en terme de temps de calcul numérique et capacité de stockage.

 

9.    L'équipe de recherche UM II et l'EID sont tous deux engagés dans le projet européen BEACHMED-E. Dans le cadre de ce projet, du matériel hydrodynamique sera régulièrement déployé (ADCP, ADV, pressiomètres,...). Le matériel et les mesures serviront pour les campagnes réalisées dans le cadre de cette thèse.

 

 

Dans le cadre de ces partenariats, deux chantiers sont retenus:

1) le Golfe d'Aigues-Mortes (chantier GAM) entre la pointe de l'Espiguette et Sète  

2) le linéaire côtier entre les embouchures de l'Orb et de l'Hérault (chantier ORHE).

 

Sur chacun de ces chantiers, des campagnes de mesures hydrodynamique et géophysique ainsi que des modélisations seront menées pour rendre compte des phénomènes à méso-échelle (de 0 à 90 mètres de bathymétrie, sur un linéaire côtier de plusieurs kilomètres). Mais chaque chantier comprendra un certain nombre de sites ateliers de petite taille (de l'ordre de quelques centaines de mètres de linéaire côtier, entre 0 et 10 mètres de bathymétrie) qui permettront une étude des processus de plage. Les mesures / modélisation à méso-échelle sur les chantiers GAM et ORHE permettront le forçage et un meilleur contrôle des mesures / modélisation sur les ateliers.

 

 

Pour le chantier GAM, quatre ateliers ont été retenus :

1) pointe de l'Espiguette (dans le cadre direct de la thèse),

2) Petit Travers,

3) Cathédrale de Maguelone,

4) Plage des Aresquiers (dans le cadre direct de la thèse).

 

Pour le chantier ORHE, trois ateliers ont été retenus:

1) Est-Tamarissière,

2) Vias,

3) Valras.

 

Les ateliers ont été choisis pour former un large éventail de plages en érosion ou engraissement, avec des profils topobathymétriques variables, avec ou sans lagune à l'arrière du cordon, et présentant des expositions variables aux houles et vents dominants.

 

 

Sur le plan logiciel, seul un modèle tridimensionnel intégrant les divers effets de la houle et notamment ceux du déferlement pourrait rendre compte de toute la complexité de l’ hydrodynamique dans la zone littorale. L’aspect tridimensionnel est introduit dans le travail de thèse actuel de Cléa Denamiel (Univ. Montpellier 2) mais ceci reste hors de la zone de déferlement, dans une zone dite à méso-échelle (10 km x 10 km). Si on se rapproche du littoral, les effets du déferlement sont si complexes que la seule manière opérationnelle de les appréhender à l'heure actuelle reste d’utiliser un modèle intégrant ces effets sur la verticale.

 

Dans le cadre de ce travail, il est proposé d’utiliser ce type de modèle pour quantifier numériquement les effets de la houle et des courants qu’elle induit. Le modèle SHORECIRC développé à l’Université du Delaware (USA), principalement par  Ib A. Svendsen est un modèle de circulation 2D intégré sur la verticale (équations de Saint-Venant) couplé au modèle REFDIF de propagation de houle (équation de Berkhoff modifiée pour tenir compte de la diffraction de la houle). Le modèle REFDIF fournit les forçages de la houle (tensions de radiations et flux de masse) au modèle de circulation qui en retour peut fournir des vitesses « doppler » au modèle REFDIF. Les effets de dérive due aux vents, particulièrement puissants et fréquents dans la région Languedoc-Roussillon peuvent également être pris en compte.

 

L’originalité de ce modèle, dit quasi-3D, est d’introduire une variation empirique des courants sur la verticale et ainsi de mieux représenter les effets 3D de dispersion. Le modèle SHORECIRC a été validé par des essais en laboratoire et des expériences in-situ et est aujourd’hui largement utilisé pour étudier diverses questions d’hydrodynamique littorale. 

 

Les modèles topobathymétriques seront acquis dans le cadre de la thèse à partir des données GPS de l'EID et de mesures complémentaires. Les forçages par les vents seront issus des stations littorales ou de modèles météorologiques tels que le modèle Aladin de Météo-France. La houle et les courants à plus grande échelle seront nécessaires pour servir de conditions aux limites de la zone d'avant-côte étudiée. Le travail de thèse de Cléa Denamiel se trouvera donc être complémentaire de celui-ci puisque le modèle 3D houle / circulation qu’elle développe à moyenne échelle pourra fournir ces données. Enfin, les données acquises in-situ devront permettre de juger de la pertinence de telles plate-formes de modélisation.