Le transport de sédiments en milieu littoral
*
D/ Transport lié aux courants de de cross-shore et long shore
Introduction
1/ Le transit littorale
2/ Étude de l'influence de différents paramètres
sur le taux de transport
Conclusion
Introduction
L'étude des vagues déferlantes et non déferlantes nous a donc permis de montrer l'existence de courants de cross-shore et long shore dans la zone littorale, zone d'implantation de notre récif.
Nous allons maintenant étudier de manière plus précise le courant de littoral ("long shore current"), sa formation et le volume de sédiments transportés. Puis, nous nous intéresserons à l'influence de différents paramètres (taille des particules, vent, vague....) sur le transport de sédiments.1/ Le transit littoral :L'observation de la morphologie du littoral suggère l'existence de tel courant : flèche sédimentaire, accumulation sur la face d'un épi, d'une jetée portuaire...Photographie D1:
Visualisation de l'accumulation de sédiments à Capbreton.
Source: J. Viguier, 2001. Notions de dynamiques sédimentaires
Processus de transport du transit littoral :
Le transit littoral s'effectue principalement selon deux processus:
- le transport par jet de rives: par l'effet des vagues sur la plage, la vague fait remonter le matériau suivant la direction de la houle; en se retirant le matériau redescend par la ligne de plus grande pente. Le mouvement résultant est parallèle à la côte (Schéma D1).
- par le déferlement, le matériau est remis en suspension par la houle et transporté par le courant littoral (Schéma D1)
Schéma D1:
Transit littoral
Détermination de la quantité de sédiments transporté par la houle le long du littoral :
Plusieurs méthodes peuvent être envisagées, mais nous nous limiterons à celle fréquemment utilisée par le CERC (Coastal Engineering Research Center de l'US Army). La formule utilisée est la suivante:
avec:
b indice mentionnant qu'il faut prendre en compte les conditions de déferlement
Cg vitesse de groupe donnée par la théorie linéaire de la houle
Hs hauteur significative de la houle (m)
t temps d'action de la houle (s)
p porosité du sable (pris égal à 0,3)
rs masse volumique du sable (2650 kg/m3 pour les sables quartzeux)
r masse volumique de l'eau de mer (1030 kg/m3)
tanb pente moyenne des fonds entre le haut de la plage et la zone de déferlement
1,416correspond au facteur utilisé pour convertir la hauteur quadratique moyenne de la houle en hauteur significative
abs angle entre la crête des houles déferlantes et le trait de côte:
Source: J. Viguier, 2001. Notions de dynamiques sédimentaires
Cette formule comporte deux termes:
On peut ainsi aboutir à une répartition du transit littoral sableux suivante :
- le premier correspond au transit littoral du fait de l'obliquité des lames: il relie le débit solide à la composante de l'énergie projetée parallèlement à la côte
- le second représente le transport engendré par le gradient de hauteur de houle le long du littoral.
Source: J. Viguier, 2001. Notions de dynamiques sédimentaires
On peut constater que les maxima de vitesse du courant et du transit littoral sont observés côté terre de la ligne de déferlement du large. En se déplaçant vers la terre, ils diminuent pour augmenter de nouveau au droit de la ligne de déferlement des vagues qui se sont reformées.
En ce qui concerne plus précisément le transit autour du Bassin d'Arcachon, les données que nous avons obtenues de la SOGREAH sont les suivantes (elles montrent que le transit concerne des volumes de sédiments considérables):
:
Source: J. Viguier, 2001. Notions de dynamiques sédimentaires
Ces données nous ont donc permis d'avoir une approche plus précise du transit littoral, notamment au niveau du Bassin d'Arcachon. Ce phénomène complexe est donc non négligeable. Sa modification par l'implantation d'un récif pourrait modifier la morphologie locale de la plage. Examinons maintenant, à travers une étude menée par Van Rijn en 1995, les facteurs influençant les courants cross-shore et long shore.
2/ Étude de l'influence de différents paramètres
sur le taux de transport :Comme nous l'avons vu précédemment, plusieurs paramètres interviennent sur le comportement des courants de cross et long -shore. Des études sur la plage de Dutch Beach (Pays Bas), plage ayant une orientation Nord-Sud ont été menées, en 1995, par Van Rijn. Il a utilisé un modèle mathématique pour prévoir le taux de transport de ces courants, en faisant évoluer plusieurs paramètres:
Paramètre Description Taille des particules P1 Diamètre 0.25 mm P2 Diamètre 0.2mm ( augmentation du taux de transport, transport par suspension) P3 Diamètre 0.3mm ( diminution du taux de transport, transport par charriage) Courants induits par la marée et le vent P4 réduction de la vitesse du courant proche du lit de 50 % (transport par charriage uniquement affecté) P5 augmentation de la vitesse du courant proche du lit de 50 % (transport par charriage uniquement affecté) P6 augmentation de la vitesse (en profondeur moyenne) du courant de reflux de marée de 10 %: le taux de transport du longshore est réduit P7 vitesse du courant lié au vent est négligé (seul courant marée pris en compte) P8 réduction de la vitesse du courant lié au vent et au marée (profondeur moyenne) de 25 % Courants induits par les vagues (assymétrie, ...) P9 réduction du courant de reflux (proche du lit) de 50 %: le transport de offshore doit être réduit P10 l'assymétrie de la vitesse orbitale est négligée : le transport de onshore doit être réduit Source: d'après Léo C. Van Rijn, 1998. Principles of coastal morphology.
Cette modélisation a été menée sur trois endroits différents sur une ligne offshore-onshore de la plage: Van Rijn a donc étudié, pour des profondeurs de 20 m, 8 m et dans la " surf zone", le taux de transport de cross shore et longshore. Les résultats obtenus sont représentés par des diagrammes.
Profondeur 20m
Influence de différents paramètres
sur le taux annuel de transport cross-shore
sur le taux annuel de transport long-shore
Le transport cross-shore est dominé par le transport par charriage, transport s'effectuant en direction de la plage. Il n'est donc pas étonnant de constater la grande influence de la vitesse proche du lit: en effet, les taux entre P4 et P5 ont été multipliés par un facteur10; il en est de même pour le transport long-shore.
Cependant, nous pouvons constater la faible influence de la taille des particules, de de l'assymétrie de la vitesse orbitale et du courant de retour (P2, P3, P6, P8, P9 et P10 sont presque constants) sur le taux de transport cross-shore dans cette zone.
L'amplitude du courant long-shore ( de direction Nord) est influencée par la vitesse des courants liée au vent et aux marées (PP6, P7, P8): la réduction de 10% de l'assymétrie du courant de reflux de marée entraîne une diminution du transport long-shore de 70 %.
Profondeur 8m
Influence de différents paramètres
sur le taux annuel de transport cros-shore
sur le taux annuel de transport long-shore
transport par charriage
Le tranport cross-shore est affecté par la vitesse orbitale assymétrique (P10: changement de direction du transport de sédiments cross shore)
Le transport long shore subit l'influence des paramètre P4, P5, P7 et P8 contrairement à la zone de profondeur 20 m.transport par suspension
La direction principale (offshore) du courant cross-shore est du principalement au courant retour résultant du déferlement des vagues: une réduction de ce courant (P9) entraine une diminution par 2 de du taux de transport offshore.
Le transport longshore est influencé par les paramètres P7, P3 et P4.Ainsi, les ampleurs des deux modes de transport dans le transport cross-shore sont très proches. Cependant, celui du long shore est dominé par le transport par suspension.
Zone de Surf
Source: d'après Léo C. Van Rijn, 1998. Principles of coastal morphology.
Nous pouvons une nouvelle fois constater l'influence de la taille des particules sur le transport long shore. De plus, nous pouvons noter l'importance manifeste du taux de transport dans cette zone: le volume transport est nettment plus important ce qui confirme que la plus grande partie du transport long shore de sédiments a lieu dans la zone toute proche de la plage.
Conclusion
Nous avons donc pu remarquer que le transport de sédiments sur le littoral est dominé par deux modes de transports: cross et long shore, chacun étant sous l'influence de différents paramètres océanographiques. Chaque mode de transport joue un rôle essentiel dans l'évolution de la morphologie de la côte.
Cependant, comment ce tranport de sédiments sera -t- il affecté par la mise en place d'un récif à vocation surf ?
Deuxième Partie:
L'impact d'un récif artificiel sur la dynamique sédimentaire
