Interactions between seawall defence and hydrodynamic : numerical approach coupled to field investigations
Interactions entre le comportement mécanique des ouvrages de défense pour la protection du littoral et les processus hydro-sédimentaires contrôlant la dynamique du trait de côte : approche expérimentale couplée numérique
Résumé
One of the ways to mitigate the increasing risks of coastal flooding and erosion, is optimising the effectiveness of existing coastal structures by extending or reinforcing their defensive properties. The main objective of this work is to improve the understanding of interactions between nearshore hydrodynamics and coastal defense structures, particularly riprap protection walls. To achieve this, the different elements present at the upper beach, such as long or infragravity waves arriving from offshore, the coastal aquifer and their interaction with riprap are studied. Various methods for separating the free surface signal into seaward and shoreward components were explored, in order to analyze the transformations of infragravity waves under storm conditions on a sandy beach protected by riprap. Experimental data were used to calibrate the XBeach numerical model in 2D (SurfBeat mode). Analysis of the simulation results highlighted the importance of bathymetry and the selected wave breaking model in setting up the numerical simulations. Significant generation of infragravity waves and the formation of standing waves were observed. A correlation was established under moderate wave conditions between the R2% (a commonly used runup proxy) and bathymetric variations parallel to the coast (cyclic pattern at the outer bar). No notable impact of the riprap on infragravity wave reflection was observed under the investigated conditions. Experimental data collected on the beach of Lacanau were also analyzed to study the dynamics of the coastal aquifer beneath a sandy beach exposed to tides and waves, protected by rubble mound structure. A recirculation cell was identified, but no immediate significant effect of the riprap was detected. Finally, a numerical model based on the discrete element method was developed using the LMGC90 software. This initial approach provides a foundation and insights into the geomechanical response of structures such as riprap under the influence of wave runup and forces.
Dans un contexte d’augmentation des risques de submersion et d’érosion des littoraux, les gestionnaires disposent de plusieurs méthodes pour mieux prévenir les risques associés. L’une d’elles consiste à travailler avec les défenses dites « dures » existantes en les étendant ou en les renforçant. L’objectif général de ce travail est de mieux comprendre les interactions entre l’hydrodynamique et ce type d’ouvrages de défense déployés en haut de plage et, plus particulièrement, les enrochements. Pour cela, différents processus hydrodynamiques en jeu sur le haut de plage, tels que les ondes longues ou infragravitaires et l’aquifère côtier, sont étudiés en parallèle avec le comportement des enrochements. Dans un premier temps, différentes méthodes de décomposition du signal de la surface libre, en composantes dirigées vers le large et vers la côte, ont été explorées afin d’analyser ensuite les transformations des ondes infragravitaires en condition de tempête sur une plage sableuse protégée par un enrochement. Dans un second temps, des données expérimentales ont été utilisées pour calibrer des simulations numériques réalisées avec le modèle XBeach en 2D (mode SurfBeat). L’analyse de ces simulations a mis en évidence l’importance de la bathymétrie et du modèle de déferlement choisi pour configurer le modèle numérique. Une génération significative d’ondes infragravitaires ainsi que la formation d’ondes stationnaires ont été observées. En condition de houle modérée, les données montrent une corrélation entre le R2% (proxy couramment utilisé pour prédire le runup) et les variations bathymétriques parallèles à la côte au niveau de la barre externe. Aucun impact notable de l’enrochement sur la réflexion des ondes infragravitaires n’a été observé dans ces conditions. Des données expérimentales collectées sur la plage de Lacanau ont également été analysées pour étudier la dynamique de l’aquifère côtier sous une plage sableuse avec enrochement, soumise aux marées et aux vagues. Une cellule de recirculation a été identifiée, sans toutefois détecter d’effet immédiat notable de l’enrochement. Enfin, un modèle numérique, basé sur la méthode des éléments discrets a été développé avec le logiciel LMGC90. Cette première approche fournit une base et des éléments de recherche sur la réponse géomécanique des ouvrages tels que les enrochements, sous l’effet des phénomènes de runup et de vagues.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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