Dang-Trinh NGUYEN Jérôme BROSSARD

1. Comportement des digues maritimes soumises à une élévation du niveau des mers -Solutions de renforcement- Dang-Trinh NGUYEN Jérôme BROSSARD Travail de thèse de D. T. NGUYEN , allocation co-financée Région Haute Normandie-CETMEF, soutenue le 7 décembre 2012 à l’Université du Havre Et programme GICC2-SAOPOLO Séminaire GIS HED²

2. Sommaire Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions 1 2 3 4 5 6 Séminaire GIS HED²

3. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions • Le 4ème rapport d'évaluation du GIEC (2007) synthétisé par l’ONERC (2010) : • Surélévation du niveau des mers (cm) • Contexte du programme GICC-SAOPOLO : • sollicitations plus fortes sur les ouvrages • franchissements accrus • aléas d’inondation • …. • Programme national GICC- SAOPOLO (coordonné par le CETMEF): • Gestion et Impacts du Changement Climatique • Stratégies d’Adaptation des Ouvrages de Protection marine ou des modes d’Occupation du Littoral vis-à-vis de la montée du niveau des mers et des Océans • Objectif : étude expérimentale des solutions de renforcement d’un ouvrage maritime : • scénario "modéré" de 0,5 m • scénario "extrême" de 1 m Séminaire GIS HED²

4. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions 0,95m 8 7 6 5 1 2 3 4 2,8m 2% Moyens expérimentaux Sondes résistives : par groupe de 4 pour séparer vagues incidentes et réfléchies Canal à houle : 34 m x 0,9 m x 1,2 m. Fenêtres vitrées latérales. Batteurde type piston • Bac de réception franchissement : • pompe de vidange • compteurs de débit • Conservation du niveau d’eau moyen Caméra : visualisation du comportement de la carapace Séminaire GIS HED²

5. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions • Conditions initiales et ouvrage de référence • Bathymétrie type jugée représentative : • profondeur d’eau initiale en pied d’ouvrage h=7 m • pente des fonds : 2%  • Climats de houle jugés représentatifs : • 7 s ≤ Tm ≤ 11 s  • 5 m ≤ Hs0 ≤ 10 m  Dimensionnement : - stabilité : Van der Meer, 1998 - franchissement : TAW, 2002 4,6 m 0,6 m Rc initial = 4,09 m 2/3 BCR 2 couches h initiale = 7 m filtre noyau Séminaire GIS HED²

6. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Condition initiale de niveau moyen h=7 m Elévation du niveau d’eau de 0,5 m • Comportement initial avec un niveau moyen actuel (h = 7m) Résultats de mesures : Débit de franchissement Taux de dommages de la carapace Séminaire GIS HED²

7. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Condition initiale de niveau moyen h=7 m Elévation du niveau d’eau de 0,5 m • Effets d’une surélévation du niveau moyen de 0,5 m Rc = 3,59 m Rcinitial = 4,09m surélévation = 0,5 m h = 7,5 m h initiale= 7m Résultats de mesure (pour Tm = 8 s) franchissement stabilité La diminution du franc bord Rc de l’ouvrage augmente le débit de franchissement La stabilité décroît en fonction non seulement de la hauteur de la houle mais aussi de la remonté du niveau marin Séminaire GIS HED²

8. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement Cinq solutions de renforcement examinées : • rehausse du mur de couronnement • digue détachée immergée • berme d’ouvrage • troisième couche de blocs sur la carapace • troisième couche de blocs avec rehausse du mur de couronnement Séminaire GIS HED²

9. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement 1a) Rehausse du mur de couronnement de 1,5 m pour surélévation de 0,5m Rc = 5,1 m Rc initial = 4,09 m Rehausse : 1,5 m Surélévation 0,5 m h initiale 7 m h = 7,5 m Comparaison franchissements pour h = 7 m et h = 7,5 m avec rehausse de 1,5 m Conclusions : conditions initiales de franchissement retrouvées et stabilité de la carapace assurée Séminaire GIS HED²

10. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement 1b) Rehausse du mur de couronnement avec béquet de déflexion pour surélévation de 1m Rc initial = 4,09 m Rehausse : 2,1 m Rc = 5,2 m surélévation = 1 m 1,07 m 0,61 m 45° h = 8 m h = 7 m Digue détachée submergée Conditions de franchissement initiales retrouvées • MAIS : • Accroît fortement la réflexion sur l’ouvrage! • Taux d’endommagement dépassant les seuils admissibles! Solution: diminution de l’énergie de la houle Ajouter des blocs sur la carapace Séminaire GIS HED²

11. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement 2a) Digue détachée avec immersion de 3,7 m -rc 3,7 m h = 8 m 2/3 2/3 2% 61 m b = 4,3 m Franchissement trop important => augmenter la crête de la digue détachée 2b) Digue détachée avec carapace BCR ; immersion de 1,98 m -rc = 1,98 m h= 8 m 1 couche BCR 2/3 2/3 2% b = 4,3 m 61 m Franchissement trop important => renforcer l’ouvrage principal Séminaire GIS HED²

12. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement -rc=0,46m 5,49m 3) Berme en pied d’ouvrage h = 8 m 5m Rc=4,6m berme : BCR sur 2 couches Franchissement trop important => renforcer l’ouvrage principal par une troisième couche avec le même nombre de blocs h = 8 m 4) Troisième couche de blocs artificiels sur la carapace Forte réduction du franchissement mais seuil non atteint Surélever le mur de couronnement Séminaire GIS HED²

13. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions h+0,5 m, rehausse du mur de couronnement h+1 m, rehausse du mur de couronnement  h+1 m, digue détachée  h+1 m, berme ou 3ème couche  h+1 m, 3ème couche et rehausse du mur de couronnement 5) Troisième couche de blocs sur la carapace + rehausse (1,5 m) du mur de couronnement pour surélévation de 1m 3ème couche de BCR Rehausse du mur de couronnement 5m 4,6m 1,5 m h = 8 m Franchissement Conclusions : - conditions initiales de franchissement retrouvées - stabilité de la carapace assurée Séminaire GIS HED²

14. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Solutions de renforcement Modification des formules de franchissement conclusions Pour les solutions de renforcement • augmentation du niveau des mers de 0,5 m : rehausse du mur de couronnement de 1,5 m • augmentation du niveau des mers de 1 m : 3ème couche sur la carapace + rehausse du mur de couronnement de 1,5 m • MAIS : • reste à étudier les sollicitations sur le mur de couronnement (impacts, sous-pression) Séminaire GIS HED²

15. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Solutions de renforcement Modification des formules de franchissement conclusions Pour l’évaluation des franchissements dans le cas d’une surélévation du niveau des mers, les formules de prédiction existantes sont à revoir Exemple : modèle d’Owen-Besley avec coefficient de rugosité gr = cte= 0,49 Séminaire GIS HED²

16. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Solutions de renforcement Modification des formules de franchissement conclusions gr =dépend de Tm et Hs Séminaire GIS HED²

17. Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Solutions de renforcement Modification des formules de franchissement Proposition : gr interprété comme coefficient de dissipation Longueur disponible pour le run-up : • Hsi/Rc associé à la géométrie, notamment la longueur disponible pour le run-up • gT²m/h associé au forçage hydrodynamique (vitesse, gradient de vitesse, fréquence) avec A = 0,086 ; b = 0,35 et c = 0,32 Séminaire GIS HED²

18. Merci de votre attention! Jérôme BROSSARD LOMC UMR 6294 CNRS-Université du Havre Jerome.brossard@univ-lehavre.fr Séminaire GIS HED²