Chapitre III : Modélisation de l’hydrodynamique sédimentaire
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1.8. Modélisation du transport sédimentaire sous l’effet de houle et de courant
Le calcul et la prévision de l’évolution du littoral dépendent de l'équilibre du transport des
sédiments dans le secteur d'étude.
L’étude de l'évolution de la cote sableuse passe donc par celle des causes sous-jacentes qui
affectent l'équilibre des sédiments du littoral en fonction des différentes périodes. Plus
précisément, le problème posé est de déterminer le régime de houle et hydro-morphologique,
les effets des vagues, des courants sur cette évolution et les causes de l’érosion dans le secteur
d’étude. De là, nous comprendrons les règles de l'accrétion et de l'érosion dans la zone d'étude
grâce à l'application de modèles mathématiques pour simuler ce processus.
Les données disponibles ont été étudiées et analysées pour l'étude et la compréhension des
processus côtiers. Bien que les données sur la bathymétrie, les niveaux de la mer et des
sédiments fussent peu disponibles, les données essentielles sur le site de l'érosion, en
particulier sur le régime des vagues, n’étaient pas suffisantes. De plus, le travail sur le terrain
ne peut pas couvrir toutes les conditions météorologiques possibles qui se produisent. Par
conséquent, une simulation a été développée pour combler cet écart et déterminer l'évolution
du littoral. L’ensemble des données disponibles complétées par des mesures spécifiques sur
le terrain ont été utilisées pour la configuration, le calibrage et vérifier les modèles
numériques.
Le modèle numérique nous permet d’illustrer les houles, le courant dû aux vagues et les
modes de transport du littoral, ainsi que l'influence des ouvrages de protection et portuaires au
cours de la simulation.
Le modèle morphodynamique repose sur un couplage des modèles de propagation de la
houle et du modèle de circulation et du modèle de transport sédimentaire dans MIKE21.
Le long du littoral, des ouvrages artificiels ont été construits pour stabiliser les plages et les
zones subissant une forte érosion. L’implantation d’ouvrages littoraux entraine des
modifications de la dynamique côtière dont l’impact dépend de beaucoup de paramètres
intrinsèques à l’ouvrage, comme son type (longitudinal ou transversal), sa forme, sa taille, sa
composition... Des ouvrages longitudinaux sont généralement observés en haut de plage
(digues, perrés), pour protéger les zones littorales des forçages météo-marins, mais peuvent
aussi se trouver en bas de plage sous forme de brise-lames. Les ouvrages transversaux (épis,
jetées) stoppent le transit sédimentaire et limitent les accumulations de sédiments (voir
entrainent une érosion) en aval dérive. Les ouvrages transversaux induisent une perturbation
hydrodynamique, avec une accentuation des courants de retour au niveau de l’ouvrage (Short,
1991 ; Sabatier, 2001), une accentuation des vitesses de transit au-delà du musoir de l’ouvrage
(Short, 1991) et des impacts en aval (Saunez, 1997 ; Sabatier, 2001 ; Bertier, 2009).
1.9. Dynamique hydro sédimentaire
Les systèmes côtiers ont été analysés selon leurs caractéristiques hyro-sedimentaires.
D’abord, les dérives littorales principale et secondaire et les courants de retours ont été
déterminés par l’analyse des zones d’accumulation et des reculs récents et historiques et selon
les obstacles au transit sédimentaire. Ensuite, unités et les cellules hyro-sedimentaires ont pu
être identifiées.
La dérive littorale est due à une houle oblique. Les courants de dérive littorale sont
responsables de la dérive littorale de sédiment. Ils déplacent les sédiments dans la zone de
déferlement (Beach et Sternberg, 1992 ; Calliari, 1994 ; Courtaud, 2000). Ils créent des
chenaux d’érosion longitudinaux, parallèles au rivage et aux isobathes. Selon Blanc (1973),
ces chenaux peuvent déplacer les sédiments enlevés du fond jusqu'à des distances supérieurs
2,5 kilomètres. La dérive littorale peut, selon les cas, apporter ou exporter des sédiments et
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1.8. Modélisation du transport sédimentaire sous l’effet de houle et de courant
Le calcul et la prévision de l’évolution du littoral dépendent de l'équilibre du transport des
sédiments dans le secteur d'étude.
L’étude de l'évolution de la cote sableuse passe donc par celle des causes sous-jacentes qui
affectent l'équilibre des sédiments du littoral en fonction des différentes périodes. Plus
précisément, le problème posé est de déterminer le régime de houle et hydro-morphologique,
les effets des vagues, des courants sur cette évolution et les causes de l’érosion dans le secteur
d’étude. De là, nous comprendrons les règles de l'accrétion et de l'érosion dans la zone d'étude
grâce à l'application de modèles mathématiques pour simuler ce processus.
Les données disponibles ont été étudiées et analysées pour l'étude et la compréhension des
processus côtiers. Bien que les données sur la bathymétrie, les niveaux de la mer et des
sédiments fussent peu disponibles, les données essentielles sur le site de l'érosion, en
particulier sur le régime des vagues, n’étaient pas suffisantes. De plus, le travail sur le terrain
ne peut pas couvrir toutes les conditions météorologiques possibles qui se produisent. Par
conséquent, une simulation a été développée pour combler cet écart et déterminer l'évolution
du littoral. L’ensemble des données disponibles complétées par des mesures spécifiques sur
le terrain ont été utilisées pour la configuration, le calibrage et vérifier les modèles
numériques.
Le modèle numérique nous permet d’illustrer les houles, le courant dû aux vagues et les
modes de transport du littoral, ainsi que l'influence des ouvrages de protection et portuaires au
cours de la simulation.
Le modèle morphodynamique repose sur un couplage des modèles de propagation de la
houle et du modèle de circulation et du modèle de transport sédimentaire dans MIKE21.
Le long du littoral, des ouvrages artificiels ont été construits pour stabiliser les plages et les
zones subissant une forte érosion. L’implantation d’ouvrages littoraux entraine des
modifications de la dynamique côtière dont l’impact dépend de beaucoup de paramètres
intrinsèques à l’ouvrage, comme son type (longitudinal ou transversal), sa forme, sa taille, sa
composition... Des ouvrages longitudinaux sont généralement observés en haut de plage
(digues, perrés), pour protéger les zones littorales des forçages météo-marins, mais peuvent
aussi se trouver en bas de plage sous forme de brise-lames. Les ouvrages transversaux (épis,
jetées) stoppent le transit sédimentaire et limitent les accumulations de sédiments (voir
entrainent une érosion) en aval dérive. Les ouvrages transversaux induisent une perturbation
hydrodynamique, avec une accentuation des courants de retour au niveau de l’ouvrage (Short,
1991 ; Sabatier, 2001), une accentuation des vitesses de transit au-delà du musoir de l’ouvrage
(Short, 1991) et des impacts en aval (Saunez, 1997 ; Sabatier, 2001 ; Bertier, 2009).
1.9. Dynamique hydro sédimentaire
Les systèmes côtiers ont été analysés selon leurs caractéristiques hyro-sedimentaires.
D’abord, les dérives littorales principale et secondaire et les courants de retours ont été
déterminés par l’analyse des zones d’accumulation et des reculs récents et historiques et selon
les obstacles au transit sédimentaire. Ensuite, unités et les cellules hyro-sedimentaires ont pu
être identifiées.
La dérive littorale est due à une houle oblique. Les courants de dérive littorale sont
responsables de la dérive littorale de sédiment. Ils déplacent les sédiments dans la zone de
déferlement (Beach et Sternberg, 1992 ; Calliari, 1994 ; Courtaud, 2000). Ils créent des
chenaux d’érosion longitudinaux, parallèles au rivage et aux isobathes. Selon Blanc (1973),
ces chenaux peuvent déplacer les sédiments enlevés du fond jusqu'à des distances supérieurs
2,5 kilomètres. La dérive littorale peut, selon les cas, apporter ou exporter des sédiments et