Influence de la rugosité du fond sur la mise en suspension du sédiment

nombre d’Iribarren ou du ratio de GAGALLVVIINN ((11996688)) ne sont pas très étendues, et n’induisent en l’occurrence qu’un seul type de déferlement. Deuxièmement, et comme il a été précisé juste au dessus, la caractérisation du déferlement par ces rapports varie indépendamment de la hauteur significative qui au contraire est un facteur fondamental dans le transport sédimentaire et notamment au niveau de son intensité. Le déferlement n’est pas l’unique processus responsable de la mobilisation du sédiment et son transport est notamment assuré par le courant moyen qui peut, lorsque sa vitesse est suffisamment importante, mettre et maintenir en suspension le sédiment. Il est légitime d’envisager que la méthode de mesure ne soit pas adaptée pour déceler les fortes variations de distribution que d’autres auteurs ont remarquées.

Fig. IV-19 : Comparaison des flux sédimentaires longitudinaux mesurés dans la zone de surf (A) et du coefficient de

décroissance (B) avec le ratio de GGAALLVVIINN ((11996688)).

Fig. IV-19 : Longshore sediment transport measured in the surf zone and mixing coefficient (α) as a function of the

G

GAALLVVIINN’’SS ((11996688)) ratio.

20.2.5. Influence de la rugosité du fond sur la mise en suspension du sédiment

La rugosité du fond est un facteur essentiel dans la mise en suspension des particules sédimentaires. La rugosité, que l’on peut traduire par la présence de rides plus ou moins développées, n’est pas uniforme sur l’estran. En effet, il s’avère que les bâches sont caractérisées par un fond ridé (Fig. IV-20).

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Fig. IV-20 : Exemples de distribution verticale des flux sédimentaires longitudinaux normalisés sous des conditions

faibles (A) à agitées (B). L’axe des abscisses correspond aux flux sédimentaires normalisés calculés en divisant chaque flux par le transport à l’approche du fond (z = 0,05 m). L’axe des ordonnées est l’élévation en m au dessus du fond. Les photos à droite illustrent les différences de rugosité du fond en fonction de la position sur l’estran.

Fig. IV-20: Examples of vertical distribution of longshore sediment flux under low (A) to high wave energy conditions (B) where x-axis is the sediment flux normalized by dividing sediment transport rate at each streamer trap by the sediment flux nearest the bottom (z = 0.05 m); Y-axis is the elevation above the bed in meters of each streamer trap. Photographs on the right of the figure show different bed morphologies across the intertidal zone.

Ces rides de courant se forment lors du remplissage et de la vidange de la bâche ainsi que sous l’effet des courants oscillatoires des vagues. Dans certains cas, il peut même y avoir formation de mégarides, comme à Wissant. Le bas de plage est également défini par des rides de courants et/ou de vagues, c’est pourquoi les données mesurées au niveau du bas de plage et dans les bâches ont parfois été associées (Fig. IV-14 et Fig. IV-15). En revanche, les flancs externes des barres intertidales ainsi que le haut de plage sont plutôt associés à des fonds plats et lisses.

La présence de rides sur le fond favorise la mise en suspension du sédiment en augmentant la turbulence au dessus de celles-ci. Ainsi pour des conditions hydrodynamiques similaires, la mise en suspension sera plus importante au niveau des bâches qu’au niveau des barres. Bien que le transport dans les bâches soit généralement plus faible que sur le reste de la plage, le sédiment mis en suspension par la présence de ces rides n’est pas à négliger. Un autre phénomène peut également contribuer à la charge sédimentaire en suspension au niveau de ces bâches. Ainsi, les phénomènes d’overwash au dessus des barres intertidales peuvent

Chapitre V – Caractérisation des Transports Sédimentaires Transversaux

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apporter un volume significatif de sédiment dans la bâche située juste au dessus. Le sédiment est alors repris par les courants et transporté en suspension au sein de la bâche.

En revanche sur les barres et plus généralement sur les fonds plats, les flux sédimentaires sont favorisés à l’approche du fond en raison des vitesses de courants plus importantes et de l’absence de rides, ce qui ne contribue pas à la mise en suspension des particules dans la colonne d’eau.

20.2.6. Le rôle du transport éolien sur l’estran dans la répartition verticale du transport sédimentaire longitudinal.

Dans cette sous-partie, l’impact que pourrait avoir le transport éolien sur le transport hydrodynamique sera étudié brièvement. Pour ce faire, les mesures du 24/11/09 à Zuydcoote seront présentées. En effet, le transport de sable sur l’estran induit par le vent a été conséquent. Grâce à la station météo mobile qui est située à 2 m au dessus du sol en haut de la dune, la vitesse et la direction du vent ont été acquises au cours de la journée, de 11 :30 à 17 :30 (Fig. IV-21). La vitesse du vent moyen a été comprise entre 3,1 m.s-1 et 11,3 m.s-1, pour des rafales comprises entre 2,6 m.s-1 et 14,4 m.s-1, les moyennes étant comprises entre 7 m.s-1 pour la vitesse du vent et 8 m.s-1 pour les rafales (Tab. IV-6).

Tab. IV-6 : Synthèse des conditions de vents le 24/11/09 à Zuydcoote.

Tab. IV-6 : Synthesis of wind conditions at Zuydcoote the 11/24/09, (ZY09).

Vitesse

(m.s^-1) ^{Moyen Rafales}

Max 11,3 14,4

Min 3,1 2,6

Moyenne 6,9 8,0

Ces vitesses de vents sont largement suffisantes pour permettre un transport éolien efficace, la vitesse critique la plus communément utilisée pour la mise en mouvement du sable par le vent étant de 5 m.s-1 pour cette granulométrie (NINICCKKLLIINNGG EETT DDAAVVIIDDSSOONN--ARARNNOOTTTT, , 11999900). Le transport a été encore plus actif puisque les vents provenant du secteur ouest sud-ouest, c'est-à-dire parallèle au trait de côte (Fig. IV-21), évoluaient sur un fetch qui correspondait à l’ensemble de la plage permettant alors un transport éolien très important (VAVANN DDEERR WWAALL, , 11999977 ; ; BABAUUEERR EETT DADAVVIIDDSSOONN--ARARNNOOTTTT,, 22000033).

Les transports ont donc été tels que des accumulations de sables assimilées à des mégarides barkhanoides (IISSEENNBBEERRGG EETT AALL..,, 22001111) se sont formées sur les barres intertidales lors de l’exondation de l’estran à marée basse (Fig. IV-22). La longueur d’onde de ces rides sur la barre B2 était d’environ 20 m. Lors de la manipulation, les dimensions de ces corps sédimentaires ont été mesurées. La hauteur au centre était comprise entre 5 cm et 10 cm

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environ, pour une extension longitudinale d’environ 2 à 3 m et une largeur moyenne d’environ 1 m. Le volume de ces corps était donc approximativement compris entre 0,1 m3 et 0,3 m3. A l’échelle de notre zone étude (100 m de large), cela constitue un stock de sédiment non négligeable (environ 0,5 m3 à 1,5 m3 pour la barre B2).

Fig. IV-21 : Conditions météorologiques au cours de la journée du 24/11/09 (ZY09). A) Evolution de la vitesse et de la

direction du vent moyen au cours de la journée ainsi que la rose des vents. B) Evolution de la vitesse et de la direction des rafales au cours de la journée ainsi que la rose des vents.

Fig. IV-21 : Meteorological conditions during the 11/24/09 (ZY09). A) Time series of the mean wind speed and its direction. B) Time series of the gust speed and its direction.

Fig. IV-22: Photographie des mégarides barkhanoides sur l’estran. A) Rides sur le haut de plage et la barre B1. B) Rides

barkhanoides sur la barre B2.

Chapitre V – Caractérisation des Transports Sédimentaires Transversaux

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Bien que nous disposions de données de transport sédimentaire mesurées sous des conditions d’agitation similaires (04 et 05 février 2010, Hardelot), les vitesses de courant mesurées le 24/11/09 sont trop élevées pour pouvoir comparer les données avec celles mesurées à Hardelot, il est donc difficile de réellement caractériser l’influence de ces rides. Toutefois, et cela a été décrit auparavant, le 24/11/09, les flux mesurés en milieu de plage sur les barres intertidales B2 et B3 sont considérablement plus élevés, et constituent au vue de notre base de données, les flux les plus importants mesurés au cours des 6 campagnes de terrain. En effet, les transports mesurés sur les barres B2 et B3 sont en moyenne 320 fois supérieurs aux flux mesurés sur la barre B1 et sur le haut de plage (H), en raison semble-t-il d’une forte dissipation de la houle et des courants vers le haut de plage. Bien que les vitesses soient importantes, justifient-elles de tels transports sédimentaires sur les barres B2 et B3 ?

L’analyse des profils sédimentaires montre que la forme du profil diffère de celle que l’on peut observer habituellement (Fig. IV-23, A). En effet, la distribution des flux sédimentaires est généralement décroissante du fond vers la surface, suivant une fonction exponentielle (EE..GG.., , WWAANNGG, , 11999988). Dans le cas des mesures faites le 24/11/09, il apparaît pour l’ensemble des données une forte homogénéité des flux à l’approche du fond et plus particulièrement pour les flux mesurés sur les barres B2 et B3. La distribution verticale du sédiment présente bien une diminution vers la surface, mais elle se produit à une hauteur plus élevée que ce qui est généralement observé (Fig. IV-23, B). Ceci traduit une forte concentration de sédiment non seulement au niveau de la couche du fond mais jusqu’à plusieurs dizaines de centimètres au-dessus. L’étude du profil de vitesse au sein de la colonne d’eau au niveau de l’ADCP montre également un pic de vitesse à environ 0,70 m au dessus du fond puis décroit à l’approche du fond (Fig. IV-23, C).

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Fig. IV-23 : A) Exemple de profil de flux sédimentaire type au sein de la colonne d’eau. B) Profils des flux sédimentaires

effectués le 24/11/09, ZY09. C) Profil de vitesse du courant longitudinal au niveau de la barre B2, (ADCP) au moment du piégeage.

Fig. IV-23 : A) Example of typical sediment transport rates profile throughout the water column. B) Longshore sediment transport rates profiles the 11/24/09 (ZY09). C) Longshore current velocities on the intertidal bar B2 (ADCP) during sampling.

A l’instar des rides de courants présentes dans les bâches, ces méso-formes contribuent à l’augmentation de la rugosité de fond et par conséquent participent à une remise en suspension du sédiment beaucoup plus efficace dans la colonne d’eau. En effet, au cours de la remontée du niveau d’eau, ces rides vont complètement être détruites, injectant dans le système des volumes de sédiment importants qui vont être repris par les courants longitudinaux. La concentration de sédiment est si importante dans la partie inférieure de la colonne d’eau que le transport sédimentaire devient homogène.

Cependant, ces mesures de flux sédimentaires se sont produites lors de conditions hydrodynamiques exceptionnellement intenses, puisque les courants ont presque atteint une vitesse de 0,9 m.s-1 à plus de 0,70 m au dessus du fond, ce qui est très puissant pour l’estran. Malheureusement, aucune mesure de flux sédimentaire n’a été réalisée pendant des conditions hydrodynamiques similaires et sans rides éoliennes. Dans ce cas, il est difficile d’incriminer la forte charge sédimentaire uniquement à leur présence. Certes, les vitesses de courant justifient le fort transport sédimentaire, mais la présence de ce sable facilement mobilisable doit contribuer à la forte charge en suspension reprise par les courants locaux.

Chapitre V – Caractérisation des Transports Sédimentaires Transversaux

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Des mesures complémentaires lors de ces phénomènes exceptionnels seraient toutefois nécessaires afin de préciser l’impact du transport éolien sur la concentration locale du sédiment dans la zone de surf et donc du transport sédimentaire longitudinal.

20.2.7. Comparaison entre les profils de transport sédimentaire