Le transport de sédiments en milieu littoral
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B/ Les facteurs océanographiques
moteurs des mouvements sédimentaires
Introduction
1/ La houle
2/ La marée
3/ Les vents
Conclusion
IntroductionCette étude est une première approche des phénomènes océanographiques. Elle correspond à une présentation de ces processus afin de mieux les définir et de quantifier leur ampleur sur la plage de Biscarosse. Cependant, du fait de la complexité de leurs interactions, nous ne démontrerons pas, dans cette partie, leur influence sur le transport de sédiments.
De l'interaction des facteurs océanographiques naitront vagues et courants...
Le transport de sable dans la zone côtière est sous l'influence combinée de différents processus hydrodynamiques tels que le vent, la houle, les courants et les marées. Le schéma B1 donne une représentation de l'interaction de ces mécanismes. Chaque processus interagit sur les autres : par exemple, la diminution de la hauteur d'eau associé aux courants des marées engendre une déformation des vagues susceptible de modifier le transport des sédiments.
schéma B1
Interaction des processus hydrodynamiques dans le transport de sédiments
Remarque: Les données concernant la houle, la marée et les vents de cette partie proviennent essentiellement de l'ouvrage:
Sogreah, 2000. Commune de Biscarosse, Protection de la plage de Biscarosse.
1/ La houle :Elle constitue le facteur essentiel des mouvements sédimentaires dans la zone littorale . L'énergie des vagues est dissipée et transformée pour mettre en mouvement les sédiments qui sont transportés par les courants qu'elle engendre et/ou ceux dus aux marées et aux vents. Nous étudierons de manière plus précise le transport de sédiments par les vagues (déferlantes et non déferlantes) dans la partie C/ Transport de sédiments par les vagues.
Nous devons noter trois caractéristiques de la houle essentielle pour la modélisation du transport de sédiments autour du récif artificiel: la hauteur, la période et la direction de la houle.Les mesures de la houle effectuées entre 1976-1978 à Biscarosse montrent, qu'au cours de la période d'été (avril à septembre), 78% de la houle a des hauteurs maxima inférieures à 2,30m, 40% ont une hauteur maximum de 2 m. Pendant la période d'hiver (octobre à mars), il n'y a plus que 30 % des houles inférieurs à 2 m. Par contre 35 % ont des hauteurs maximales comprises entre 2 et 4 m.
- la hauteur de la houle
Ainsi, nous pourrons prendre pour une hauteur maximum de houle de l'ordre de 2 à 3 m, pour une modélisation représentative de l'ensemble de l'année.De manière générale, la période des houles varie en fonction de la hauteur. Statistiquement la période est d'autant plus grande que la hauteur est élevée. Comme pour la hauteur de houle, nous distinguons deux périodes. Les données sont regroupées dans le tableau B1.
- la période de la houle
Tableau B1:
Répartition saisonnière des houles à Biscarossse
en fonction de leur période
Saison T moyen en secondes 4-6. 6-8 8-10 10-12 12-14 14-16 16-18 Été % 11.03 39.3 30.02 14.85 3.71 0.98 0.11 % cumulé 11.03 50.33 80.35 95.20 98.91 99.98 100 Hiver % 3.85 25.18 33.61 26.83 8.61 1.65 0.27 % cumulé 3.85 29.03 62.64 89.47 98.08 99.73 100 Ainsi, 39.3 % de la houle d'été a une période de 6 à 8 secondes; et l'hiver, le pourcentage le plus élevé correspond à une houle de période 8-10 secondes. Nous pouvons donc approximer la période de la houle (pour l'année) par 8 secondes.
Des observations effectuées à Biscarosse (1966-1968) ont permis de déterminer la distributions des directions de provenance (mesurées par fond de 20 à 30 m). Elles montrent la prédominance des houles de secteur Ouest à Nord-Ouest représentant 84 % des observations.
- la direction de la houle
2/ La marée :Elle génère des fluctuations régulières du niveau de la mer et des courants, qui pourront se superposer à ceux déja générés par la houle.
La marée de la zone de Biscarosse est de type semi-diurne, de période égale à 12h25. Les données du Service Hydrographique de la Marine (Tableau B1: Niveau de la marée à Biscarosse) nous montrent que les marnages sont relativement faibles (coeff 45: 1.65; coeff 95: 3.4m; coeff 120: 4.40 m).
Niveau de la marée Cote en m (Zéro hydrographique) Pleine Mer max. 120 4.40 Pleine Mer 95 3.90 Pleine Mer 45 3.00 Basse Mer 95 1.35 Basse Mer 45 0.5 Plus Basse Mer 120 0 Niveau Moyen 2.20 Cependant des surcotes et décotes météorologiques peuvent se produire. Elles résultent de:
Ces phénomènes se produisent essentiellement en hiver lors des tempêtes (vent de Sud Ouest à Nord Ouest). Ils peuvent alors entraîner des surcotes de l'ordre de 1 m à 1.5 m
- une augmentation (diminution) de la pression atmosphérique accompagnée d'une baisse (hausse) du niveau de la mer. C'est l'effet dit du "baromètre inversé": une baisse de pression de 1 millibar correspond à une croissance du niveau de la mer de 1 cm.
- une surélévation des niveaux de la mer sous l'action d'un vent de mer du fait du frottement en surface et de la présence de la côte.
- un accroissement des niveaux de la mer lié au déferlement des vagues qui peut atteindre 3 à 8 % des hauteurs des vagues au large.
Ces fluctuations du niveau de la mer auront naturellement une très grande influence dans l'implantation du récif artificiel et de sa réussite.Notons que les courants de marée le long du littoral sont relativement faibles et n'ont donc pas d'influence sur le transport de sédiments.
Ainsi, le marnage pourra être pris égal à 2-3 mètres. La marée pourra être modélisée par une sinusoïde de période 12 heures.
3/ Les vents :Les vents sont, non seulement la cause du transport de sable sur la plage (transport éolien), mais surtout les générateurs de clapots, courants et fluctuations de la mer (surcotes et décotes).
Au niveau de la plage de Biscarosse, nous ne possédons que des informations concernant la plage du Cap Ferret ( la station du Cap-Ferret étant la station de Météo France la plus proche de la plage de Biscarosse). Néanmoins, la proximité de ces deux plages permet d'envisager une similitude des informations.
Nous avons relevé les données relatives aux vents sous forme de rose des vents.Schéma B2:
Rose des vents au Cap-Ferret
pour deux périodes Juillet à Septembre et Octobre Décembre
Ces schémas nous montrent une disparité de l'orientation des vents ainsi que de leur intensité au cours de l'année. La répartition saisonnière met en évidence les faits suivants:
En ce qui concerne l'intensité, il apparaît:
- en automne et en hiver, les vents de terre (secteur Est) sont les plus fréquents avec un taux de 43,3 %.
- au printemps et en été la situation est inversée avec 45 % de vents de secteur Ouest.
Ainsi, ces données nous informent de l'intensité des vents sur la plage de Biscarosse, susceptible d'avoir une influence sur le transport de sédiments. Cependant, la variété de l'orientation et de l'intensité des vents souligne la difficile tâche d'obtenir une modélisation réaliste de l'influence du vent sur la dynamique sédimentaire.
- 92 % des vents sont inférieurs à 10 m/s, 7 % entre 10 et 20 m/s et 1 % supérieur à 20 m/s.
- les vents dépressionnaires (vitesses supérieures à 15 m/s) sont d'origine marine.
- les mois d'hiver apparaissent comme les plus frappés par les tempêtes.
L'étude des différents processus hydrodynamiques nous a donc permis de mieux cerner les "moteurs" des mouvements sédimentaires en milieu côtier. Nous avons aussi pu chiffrer l'ampleur de ces facteurs océanographiques au niveau de la plage de Biscarosse.
Notre modélisation devra prendre en compte: hauteur de houle moyenne: 2-3 mètres avec une période de 8-10 secondes; variations de hauteur d'eau résultant de la marée: 2-3mètres avec une période de 12 heures.
Cependant, quels sont les processus dominants de ce transport en milieu littoral ? Comment ces facteurs agissent ils sur le transport de sédiments ?Première Partie:
C/ Le transport de sédiments par les vagues
