[PDF] Dynamique morpho-sédimentaire de littoraux sableux macrotidaux

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THÈSE

Pour obtenir le grade de

DOCTEUR DE la Communauté UNIVERSITÉGRENOBLE ALPES Spécialité :MEP : Mécanique des fluides, Energétique, Procédés

Arrêté ministériel : 7 Août 2006

Présentée par

Thibault OUDART

Thèse dirigée parPhilippe Larroudé et Arnaud Hequette préparée au seindu Laboratoire des Écoulements Géophysiques et

Industriels

et del"Ecole Doctorale I-MEP2

Dynamique morpho-sédimentaire

de littoraux sableux macrotidaux àbarres intertidales : modélisationnumérique et expérimentations insitu

Thèse soutenue publiquement le12 octobre 2016,

devant le jury composé de :

Mr, Christophe Baudet

Professeur des Universités, Université Grenoble Alpes, Président

Mr, Vincent Rey

Professeur des Universités, Université de Toulon, Rapporteur

Mr, François Marin

Professeur des Universités, Université du Havre, Rapporteur

Mme, Nadia Sénéchal

Maître de Conférences , HDR, Université Bordeaux 1, Examinatrice

Mr, Philippe Larroudé

Maître de Conférences HC, HDR, Université Grenoble Alpes, Directeur de thèse

Mr, Arnaud Hequette

Professeur des Universités, Université du Littoral, Co-Directeur de thèse i

Remerciements

Je souhaiterais tout d"abord remercier mes directeurs de thèse avec qui j"ai et m"a laissé choisir la direction que je souhaitais prendre dans mon travail de recherche. Je souhaiterais également le remercier pour son implication dans tien pour les futurs projets qui commencent à se mettre en place. Je remercie Arnaud pour son aide précieuse lors de la mise en place des campagnes de me- sures, de l"exploitation et de l"interprétation des résultats. Cette thèse n"aurait jamais été possible sans l"ensemble des personnes qui ont participé aux campagnes de terrain et à l"exploitation des données, Vincent, Adrien Crapoulet, Alexandra, Philippe et Arnaud, avec un remerciement tout particulier pour Adrien Cartier qui m"a fréquemment hébergé chez lui lors de mes séjours à Dunkerque et pour m"avoir rappelé fréquemment que la fin des trois ans arrive vite, trop vite (au fait-Adrien, est-ce que tu as une date de sou- tenance?). possible. Je souhaiterais également remercier tous les membres de mon jury de thèse, Vincent Rey, François Marin, Nadia Sénéchal, et Christophe Baudet pour leurs remarques constructives à la fois dans les rapports et lors de la soutenance. Merci également à toutes les personnes du LEGI que j"ai croisées au cours de ces 4 années avec qui j"ai pu discuter lors de pauses café (ou cigarettes), avec une pensée particulière pour Aimie avec qui j"ai partagé un bureau pendant

3 ans même si l"on était jamais d"accord sur le réglage du thermostat ... ! Un

grand merci également à Olivier Boutron avec qui j"ai travaillé à la Fondation Tour du Vallat pendant la fin de rédaction de ce mémoire et avec qui j"ai pu longuement discuter de la préparation de la soutenance, ainsi que des possibi- lités après la thèse. Je souhaiterais enfin remercier toute ma famille qui m"a toujours encouragé au fautes dans ce manuscrit, notamment mes frères, mon père ainsi que ma mère ii avec sa façon si personnelle d"encourager. Enfin, le dernier remerciement va pour Maryline qui m"a accompagné chaque jour et qui a supporté les réveils au milieu de la nuit pour lancer de nouveaux calculs ainsi que pour s"être si bien occupé de moi dans les périodes critiques de fin de rédaction de thèse, et de préparation de la soutenance! iii iv

Sommaire

I Introduction

1 1 II Processusmorphodynamiquessurlesplagessableusesàbarresin- tertidales 17

II.1 Introduction

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8

II.2 La houle

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9

II.3 Morphodynamique côtière

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7

II.4 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 III Présentation des sites d"études et des mesures in-situ 3 5

III.1 Présentation de la zone d"étude

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6

III.2 Les moyens de mesures in-situ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 4

III.3 Méthode de mesures in-situ

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2

III.4 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1

IV Les modèles morphodynamiques

6 3 IV.1 Le modèle hydrodynamique pour la prise en compte des cou- rants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 IV.2 Prise en compte de la houle avec les méthodes spectrales . . . 7 0 IV.3 Évolution morphodynamique et estimation du transport sé- dimentaire sur le littoral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78

IV.4 Couplage des différents codes

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 4

IV.5 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 6 V Paramétrage et validation des modèles hydrodynamiques 8 7

V.1 Génération du courant de marée

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 8

V.2 Détermination du coefficient de Strickler

. . . . . . . . . . . . . 9 3

V.3 Génération des houles

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 0 V.4 Paramétrisation des formules de transport solide . . . . . . . . 10 5

V.5 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 7 1

SOMMAIRE

VI Comparaisons mesures in-situ et simulations numériques sur la plage de Hardelot 1 09

VI.1 Méthodologie

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 0

VI.2 Comparaisons de la houle

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 5

VI.3 Comparaisons de la vitesse longshore

. . . . . . . . . . . . . . . 11 9

VI.4 Comparaisons des flux de sédiments

. . . . . . . . . . . . . . . 12 4

VI.5 Comparaisons morphodynamique

. . . . . . . . . . . . . . . . 13 0

VI.6 Analyse des résultats

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 7

VI.7 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 0 VII Comparaisons mesures in-situ et simulations numériques sur la plage de Zuydcoote 1 43

VII.1 Méthodologie

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4

VII.2 Comparaisons de la houle

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 8

VII.3 Comparaisons de la vitesse longshore

. . . . . . . . . . . . . . . 15 2

VII.4 Comparaisons des flux de sédiments

. . . . . . . . . . . . . . . 15 7

VII.5 Comparaisons morphodynamique

. . . . . . . . . . . . . . . . 16 4

VII.6 Analyse des résultats

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 0

VII.7 Conclusion

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 3

VIII Discussion et conclusion générale

1 75

VIII.1 Discussion générale

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 6

VIII.2 Conclusion générale

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 9

VIII.3 Perspectives

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1

Bibliographie

2 00

Glossaire

2 01 2

Liste des figures

I.1 Schéma de la stratégie de modélisation . . . . . . . . . . . . . . . 15

II.1 Paramètres des vagues

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 II.2 Profils des quatre types de déferlement d"après Galvin . . . . . . 22 II.3 Schématisation du courant de dérive pour une houle arrivant avec un angle faible par rapport à la plage . . . . . . . . . . . . . 25

II.4 Schématisation du courant de retour

. . . . . . . . . . . . . . . . 26

II.5 Les différents type de transport

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 II.6 Sommation des contraintes dues à la houle et à un courant . . . 31 II.7 Échellespatio-temporelledessystèmesmorphodynamiquescô- tiers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 III.1 Localisation géographique de la Côte d"Opale. . . . . . . . . . . 37 III.2 Évolution de la marée réelle dans la manche. . . . . . . . . . . . 38 III.3 Carte des courants de surface dus à la marée. . . . . . . . . . . . 39 III.4 Hauteur d"eau à proximité de Calais et de Hardelot. . . . . . . . 39 III.5 Évolutionrelativedel"intensitédecourantdemaréeetdevagues sur le littoral du Nord-Pas-de-Calais du large vers la côte. . . . . 40 III.6 Roses des houles au niveau de Dunkerque et du Touquet. . . . . 40 III.7 Évolution du trait de côte entre 1963 et 2000. . . . . . . . . . . . 41 III.8 Localisation des sites d"études de Zuydcoote(1) et de Hardelot(2). 42

III.9 Site d"étude de Hardelot.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 III.10 Profil du site de Hardelot exprimé par rapport au zéro hydro- graphique (m) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

III.11 Site d"étude de Zuydcoote.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 III.12 Profil du site de Zuydcoote exprimé par rapport au zéro hydro- graphique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

III.13 Photo de la plage de Zuydcoote.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 III.14 A)Photographied"unADCPdéployésurl"estran.B)Schématech- nique d"un ADCP. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3

LISTE DES FIGURES

III.15 A)Photographied"unMidasDWRValeportdéployésurl"estran.

B) Schéma technique d"un Midas DWR Valeport.

. . . . . . . . . 46 III.16 A) Photographie d"un S4 ADW déployé sur l"estran. B) Schéma technique d"un S4 ADW. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 III.17 Schéma d"un marégraphe numérique à ultra son du SHOM. . . 48 III.18 Dispositif de mesures topographiques par station DGPS Leica

Système 1200.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 III.19 Schéma d"un piège à sédiment développé par KRAUS. . . . . . . 50 III.20 Schéma d"un piège à sédiment utilisé pour les mesures in-situ et réalisé lors de la thèse d"A. Cartier. . . . . . . . . . . . . . . . . 51 III.21 Mise en place d"un Midas DWR Valeport à la nuit tombée.quotesdbs_dbs29.pdfusesText_35

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