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L’enrichissement des connaissances
pour la gestion du trait de côte
Programmes de recherche en cours et à venir

Journée Erosion, 08 juillet 2010

SOMMAIRE

> Introduction
> Plages sableuses
> Dynamique des passes du Bassin d’Arcachon
> Submersion marine
> Conclusion

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>2

Introduction

>

La gestion du trait de côte nécessite de connaître les aléas naturels :



>
>
>

mouvements de terrain, dynamique des plages, houles, courants, tempête…

Cette connaissance opérationnelle résulte de projets de recherche
Quel est l’état de la connaissance en appui à la gestion du trait de
côte ?
En Aquitaine, la recherche dans le domaine du littoral est surtout
portée par le Réseau de Recherche Littorale Aquitain (RRLA)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>3

La gestion du trait de côte, objectifs
et méthodes de recherche

>

Objectifs : prédire et comprendre l’évolution des systèmes côtiers







>

Quels sont les volumes et les flux sédimentaires mis en jeu ?
Comment fonctionnent les agents d’érosion (houle, courants, vent…) ?
Quel est l’impact des tempêtes ?
Quelles sont les conséquences du réchauffement climatique (remontée du
niveau marin) sur les côtes ?
Quelles sont les échelles de temps et d’espace des processus (durée de vie des
ouvrages, d’une plage, etc…) ?

Méthodes



Echelles









Temps : court / long terme, moyenne / haute fréquence, continuité des mesures…
Espace : très local (impact du déferlement)  régional (plage, bassin)

Mesures : capteurs de pression, couranto, houlographes, granulo, carto….
Observations : télédétection spatiale, aérienne, vidéo…
Modélisation (comportements individuels et combinés des agents d’érosion)
Analyse (statistique, physique, géologique, géomorphologique…)  expertise

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>4

SOMMAIRE

> Introduction
> Plages sableuses
> Dynamique des passes du Bassin d’Arcachon
> Submersion marine
> Conclusion

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>5

Plages sableuses

> Observations récurrentes : acquérir des données sur
le long terme pour comprendre les changements
globaux

Mesure de la houle au large de Biarritz
(JE LASAGEC / UPPA)
Levés topographiques et du trait de côte
(OASU/UMR EPOC/BRGM ANR Vulsaco)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>6

Interactions Vague Sédiments Structure (Laboratoire SIAME UPPA)

>
>

Lacunes : les processus fins qui régissent à macro-échelle l'érosion ou les
problémes de submersion sont mal connus
Ex. : impact d'une vague déferlante sur une structure
2

1. Étude des efforts mis en
jeu sur la structure

2. Étude des caractéristiques
cinématique du jet ascendants

- Mesures des forces
- Évolution des champs de
pression

1

Localisation des zones
sollicitées

Prédiction des
pathologies
structurelles

Journée Erosion, 08 juillet 2010

Forme du jet à proximité
du mur

Prédiction quantité
d'eau franchissant
l'obstacle

>7

Télédétection : approche
hautes fréquences
Suivi vidéo permanent des plages sud
Aquitaine (CASAGEC)

Etude de l’évolution morphodynamique des plages à
partir des vidéos hautes fréquences et continues à
Biscarrosse (EPOC)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>8

Télédétection : approche large emprise spatiale
Truc Vert

1- D. Blanche/D. Grise

2

2- D. Blanche/D. Emb.
3- Pied Dune
4- Laisse Haute Mer

6

5- Sommet Berme

1
5

4

6- Limite eau/sable

3

Etude de l’évolution morphodynamique des plages à
partir de l’imagerie spatiale (Spot5, Formosat2)
(GEO.TRANSFERT, EPOC, BRGM, KALIDEOS)

N-Cap Ferret

Journée Erosion, 08 juillet 2010

>9

Télédétection : conditions d’application des différents outils
Dehouck et al., 2010

Évolution interannuelle/décennale
contexte régional

tempête / plage

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 10

Télédétection : conditions d’application des différents outils

>

Objectif : cartographie de la zone intertidale d’une plage ouverte
Dehouck et al., 2010
Résolution
planimétrique

Précision altimétrique

Coût du levé €/km2

Investissement de
départ €

sondeur

0.5-5

0.1-0.2

2500-5000

-

vidéo

0.05-10

0.9

-

5000

Lidar

1.5

0.1

1500-6000

-

Image satellite

8

0.4

130-250

-

Avantages

Inconvénients

vidéo

applicable en zone de surf
données très haute fréquence

Méthode opérationnelle
encore expérimentale

lidar

précis

Turbidité, déferlement
coût financier

économique

Turbidité, déferlement

satellite

Journée
Erosion,
08 juillet
2010
11èmes
Journées
Nationales
Génie
Côtier Génie Civil

> 11
Sables d’Olonne 22-24 Juin 2010

Campagnes expérimentales ponctuelles : mieux
comprendre les processus fins à court terme
>
>
>
>
>
>

Exemple de la campagne ECORS TRUC VERT’08
Programme initié en 2005 dans le cadre d’un Plan d’Études Amonts DGA
Préparation aux opérations d’amphibie pour débarquement
Meilleure compréhension de l’ensemble des processus hydro-sédimentaires qui conduisent à une
évolution morphologique de la plage à différentes échelles de temps et d’espace et en particulier
lors de conditions extrêmes
Approches pluridisciplinaires et multi-échelles : Mécanique des fluides, Sédimentologie,
Géomorphologie…
Nombreuses compétences ‘scientifiques’ et ‘techniques’ (16 équipes internationales, une des plus
grosses opérations mondiales)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 12

Etude du mouvement des blocs des digues
de St Jean de Luz / Ciboure (CASAGEC
2005-2010)


Modélisation de houle



Bathymétrie multifaisceaux



Scanner laser



Ortho-photographies



Diagnostic de cavité



Diagnostic des ouvrages



Suivi vidéo

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 13

Gestion intégrée des plages de
Biarritz et du SIAZIM (CASAGEC
2007-2011)


Suivi vidéo



Suivi topo-bathymétrique



Modélisation numérique



Diagnostic / Aide à la décision

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 14

LOREA – Littoral Océan Rivière Euskadi Aquitaine
Action 2
- Mise en place d’une bouée de houle côtière
- Modification de configuration de la station vidéo de l’Adour

Action 3
- Mise place d’une modèle de houle interrégional

Action 4
- Suivi vidéo de la dynamique du panache

Action 5
-

Mesures topo-bathymétriques dans les zones pilotes
Modèle hydrodynamique de l’embouchure de l’Adour et des plages d’Anglet
Mise en œuvre d’une campagne de mesure dans la Baie de St-Jean-de-Luz / Ciboure
Modèle de houle sur les sites pilotes français

Journée Erosion, 08 juillet 2010

Etude de la délimitation du domaine public maritime
sur le littoral de la commune d’Anglet (CASAGEC)


Relevé topo-bathymétrique



Climat de houle



Modélisation numérique (Set-up / Swash)



Suivi vidéo



Diagnostic

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 16

Méthodes de modélisation numérique (METHYS-EPOC)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 17

Architecture des modèles côtiers

> Modélisation

Côtes

Morphodynamique

sableuses
à falaises
vaseuses
...

Vent
Houle
au large

Etat de mer
Courants induits
par les vagues

Marée

Présence

Echange sédimentaire

Conditions
aux limites

HOULE
au large
Modèle Etat de mer

Modèles
numériques

Journée Erosion, 08 juillet 2010

VENT

MAREE

Estuaires
deltas
lagunes
Canyons
récifs
...

Modèle Courants
Modèle Morpho

> 18

Que peut-on demander à un modèle ?
>

Description complète du système (spatiale et temporelle) : circulation
hydrodynamique, devenir des particules en suspension, zones de dépôt et
d ’érosion sédimentaire,...
+ Station de mesure
+

Idée globale du
fonctionnement de la zone
On ne peut pas effectuer
des mesures sur tout le
domaine et tout le temps

+

+
+

+
+
+
+

>

Mais aussi …





Optimisation des dragages et des réensablements des plages, implantation
d’ouvrages (épis, brise-lames, …),
Prévisions : conséquences succession de tempêtes, aide à la gestion de
crise, ....
Reconstituer des événements passés (pas de mesures ...)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 19

Dynamique des plages sableuses

>

Ce qu’apporte la connaissance pour la gestion du trait de côte








>

Flux sédimentaires à court terme et sur une emprise restreinte
Rôles individuels des agents d’érosion
Impact des ouvrages

Aménagement du littoral aujourd’hui (dragage, rechargement…)
Prédiction à x10 ans

Les principales limites de la connaissance




Durées des jeux de données encore trop courtes des principaux paramètres
de l’érosion (houle, vent, trait de côte) depuis x10aines d’années max  très
difficile de prévoir des évolutions à long terme (10 ans, 100 ans)
Limites des modèles numériques et statistiques : échelles de temps et
d’espace, combinaison multi-paramètres (sédiment + végétation…)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 20

SOMMAIRE

> Introduction
> Plages sableuses
> Dynamique des passes du Bassin d’Arcachon
> Submersion marine
> Conclusion

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 21

Surveillance annuelle des Passes du Bassin d’Arcachon

>
>

>

Études réalisées à partir d’images satellites SPOT par le Laboratoire EPOC
(Université Bordeaux-1) depuis 1999
Financement SIBA

Méthode







Acquisition d’images
satellites durant l’été
Calibration des
données satellites
avec les données de
sondage
Cartographie des
morphologie sousmarines (hauts
fonds)
Déplacement des
bancs et des
chenaux
Déplacement de la
plage (limite de
précision: 20m à
cause de la marée)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

Cartographie
Spot 24 juin 2009

Spot 24 juin 2009

(Froidefond, 2009)

> 22

Surveillance annuelle des Passes du Bassin d’Arcachon
Déplacement des bancs de sable entre le 16 septembre 2008 et le 24 juin
2009 à partir des images SPOT. Exemple du secteur du Banc d’Arguin

Froidefond, 2009
Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 23
Programme KALIDEOS-Littoral du CNES.

Surveillance annuelle des Passes du Bassin d’Arcachon

Froidefond, 2009

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 24

Evolution des passes du
Bassin d’Arcachon

>

Ce qu’apporte la connaissance à
la gestion du trait de côte





>

Suivis réguliers par télédétection et
levés bathymétriques
Gestion de la navigation
Relation entre dynamique des passes
et évolution du trait de côte

Les limites de la connaissance





Précisions des mesures grandes
échelles spatiales
Fréquence de suivi (annuelle  permet
la gestion mais pas suffisante pour
comprendre les processus / les
quantifier)
Prédiction (cyclicité des passes) ?
Comparaison bathymétrique de la passe sud
entre 2007 et 2009 (Manciet, 2010 ; source :
STMBA)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 25

SOMMAIRE

> Introduction
> Plages sableuses
> Dynamique des passes du Bassin d’Arcachon
> Submersion marine
> Conclusion

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 26

Submersion marine, ex. du Bassin d’Arcachon

SIBA

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 27

Concept de modélisation numérique côtière

>

Schéma illustrant les principaux paramètres entrant en
compte dans l’évaluation des niveaux marins extrêmes
(Krien et al., 2010)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 28

Méthode d’évaluation de la submersion marine

>

Variantes de la méthode « croisement des données
topographiques avec un niveau extrême de référence »
(Krien et al., 2010)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 29

Méthode appliquée pour modéliser
la submersion marine dans le
Bassin d’Arcachon

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 30

Méthode appliquée pour modéliser la submersion marine
dans le Bassin d’Arcachon

Niveaux d’eau

Légende :
Niveaux mesurés (SONEL)
Niveaux simulés (MARS)

5

Amplitude (m)

4

3

2

1

0
20/01

21/01

22/01

23/01

24/01

25/01

26/01

27/01

28/01

29/01

30/01

Date

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 31

Submersion marine

> Calcul des niveaux d’eau suivant un profil

SURF-WB : un modèle
novateur pour étudier et
prévoir la propagation des
vagues
en milieu littoral et les
phénomènes de
franchissement et submersion

Capteur 2

Capteur 3

Truc Vert 2008
Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 32

BARCASUB : La submersion marine et ses impacts
environnementaux et sociaux dans le Bassin d’Arcachon : gérer ce
risque par la dépoldérisation ?

>

Objectifs





Caractérisation de l’aléa submersion marine et de la vulnérabilité des sites
retenus et de leurs rives adjacentes
Détermination des services et fonctions rendus par les modes possibles
d’adaptation au risque de submersion
Choix de mode de gestion du risque adaptés à la diversité des situations locales

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 33

Aléa submersion marine : état de la
connaissance en Aquitaine

>
>

>

La submersion concerne les dunes basses, le Bassin
d’Arcachon, les courants landais, les baies basques
Données généralement manquantes






Topographie et bathymétrie à l’échelle locale (Lidar ? Topo-bathy ? Intermap ?
BD-Topo-IGN ?)
Ouvrages d’art et bâti côtier
Cartographie et caractérisation des événements de référence (niveaux d’eau)
Calcul des surcotes dans les règles de l’art

Perspectives









Mise en œuvre de la démarche modélisation
Allier les démarches locale et nationale de caractérisation de la submersion
Améliorer la précision en fonction de la qualité des données topobathymétriques et des approches de modélisation +/- simplifiées
Meilleure prise en compte des ouvrages et du bâti côtiers (Lidar, utilisation d’un
maillage adaptatif)
Améliorer le calcul de la submersion (setup)
Combiner les aléas érosion, submersion, inondation
Avis d’expert indispensable, quelle que soit la précision des études

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 34

SOMMAIRE

> Introduction
> Plages sableuses
> Dynamique des passes du Bassin d’Arcachon
> Submersion marine
> Conclusion

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 35

Conséquences du changement climatique
•Evolution des températures
•Evolution des précipitations et des pluies efficaces
•Evolution de l’enneigement

•Elévation du niveau de la mer
•Modifications des courants marins
•Fréquence des évènements météorologiques extrêmes

1m!

35 cm
Elévation du
niveau marin
(IPCC 2007)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 36

Evolution du paysage littoral
Naturellement…..
Le paysage se déplace longitudinalement
au cours du temps.

1

2

3

En présence de constructions……

1

La plage se réduit et l’estran continue de
s’éroder.
Au final, la plage a entièrement disparue et
le rabotage de l’estran atteint les ouvrages
de protection.

2

3

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 37

Ce que permet la connaissance pour la
gestion du trait de côte

>

Caractériser le littoral de façon précise selon un temps instantané,
ex. :





>
>



Cartographie des aléas actuels (dans tous les cas à partir d’une méthode
d’expert, au mieux par la modélisation)
Caractérisation des principaux agents d’érosion (houle, vent, courants…)
Connaissance des milieux physiques actuels (bathymétrie, fonds
sédimentaires,…)
Etc…

Connaître les évolutions à court et moyen terme des milieux
(échelle de temps inversement proportionnelle à la précision)
Prendre des décisions d’aménagement sur la base de cette
connaissance, ex.





Etude stratégique trait de côte
PPR à partir de la cartographie des aléas
Etc…

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 38

Quelles sont les limites de la
connaissance pour la gestion du trait de
côte ?

> Prédiction des modèles limitée dans le temps
> Modéliser (conceptualiser) les interactions entre
plusieurs agents d’érosion, par ex. :





Difficile de définir la période de retour de plusieurs événements
combinés (houle+surcote+marée+vent+…)
Dynamique sédimentaire sable + vase
Etc…

> Disponibilité des stocks sédimentaires
> Impact du réchauffement climatique
> Connaissances des événements passés
Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 39

Quelques pistes pour améliorer la
connaissance

>
>

>
>
>
>

Objectif prédiction de l’évolution des milieux
Poursuite des mesures de terrain







Plus les jeux de données sont longs et fiables, meilleures sont les prédictions
Densifier les réseaux d’observations, selon différentes échelles de temps et
d’espace
Mesurer des conditions extrêmes (tempêtes), impact des ouvrages
Améliorer la précision des mesures (aérienne, spatiale, …)


Etude de l’histoire des milieux (géologique, biologique,
anthropique…)  analogues
Amélioration des modèles





Méthodes de calcul numérique
Couplage des agents d’érosion (hydro-sédimentaires) et des facteurs
intrinsèques de l’évolution des côtes (sable, vase, roche, herbiers…)


Combiner les différentes sources d’information (collaborations
scientifiques, échanges de données, réactivité de la diffusion…)
Beaucoup d’éléments ne sont pas traités dans cet exposé




Mouvements de terrain, dynamique des lagunes, des herbiers…
Analyses socio-économiques (enjeux…)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 40

MERCI DE VOTRE ATTENTION

Soulac-sur-Mer, 1965
(Le Collen, Observatoire de la Côte Aquitaine)

Journée Erosion, 08 juillet 2010

> 41


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