banner-ombre-top
banner-ombre-left
Filon de basalte et tufs volcaniques à proximité de la plage de la Conque. Ces deux unités s'insèrent dans un dynamisme volcanique de type strombolien daté du Pléistocène (Cap-d’Agde, Hérault, 2007). © BRGM - François Michel

Dynamique et cinétique de la submersion marine sur le littoral d’Occitanie

26.09.2018
L’évaluation de l’aléa de submersion marine sur le littoral doit prendre en compte la complexité des phénomènes en jeu (débordements, franchissements par paquets de mer) et la difficulté d’une approche "tous modèles" à l’échelle régionale. Pour ce faire, la Direction Régionale pour l’Environnement, l’Aménagement et le Logement d’Occitanie a sollicité le BRGM pour réaliser une étude méthodologique visant à comparer la précision des approches d’évaluation de l’aléa de submersion.

Sur le site-pilote de Leucate-Le Barcarès, quatre méthodologies, des plus basiques aux plus complexes, ont ainsi été mises en œuvre afin d’évaluer l’extension possible de la submersion marine pour un évènement de tempête extrême. Les résultats obtenus par l’application de chacune des méthodes ont été comparés et leur pertinence évaluée au regard des besoins de connaissances et de l’effort nécessaire à la mise en œuvre de ces méthodes.

Submersion survenue le 17 décembre 1997 sur le front de mer de Leucate. © DREAL Occitanie

Submersion survenue le 17 décembre 1997 sur le front de mer de Leucate. © DREAL Occitanie

Contexte

Chaque année, le littoral d’Occitanie est soumis à plusieurs événements de tempêtes marines. La plupart de ces événements génèrent des vagues dont la hauteur moyenne est de l’ordre de 2 à 3 mètres, pouvant toutefois, dans les cas extrêmes, atteindre 6 à 7 mètres. De ce fait, et compte tenu de la très faible altimétrie des cordons littoraux où se développe une forte urbanisation, ces épisodes de tempêtes induisent des impacts importants sur la côte.

Parmi ces impacts, les phénomènes de submersion marine sont les plus significatifs. Il s’agit d‘envahissements temporaires (quelques heures à quelques jours) et brutaux d’un domaine continental littoral par la mer.

Ces dernières années, les moyens de caractériser l’aléa de submersion marine sur les littoraux français se sont considérablement développés. Associé à ce besoin de mieux décrire l’impact des tempêtes, les méthodes évoluent, en fonction des caractéristiques particulières des sites étudiés (exposition, ouvrages de protection, sensibilité à la hausse du niveau de la mer…), et également grâce au gain en maturité des outils de modélisation numérique. Les études de submersion couvrent désormais un spectre large allant d’études basées sur des approches SIG répondant par exemple aux directives TRI (territoires à risque important d’inondation) jusqu’à la mise en place de plateformes de prévision de l’aléa en fonction des prévisions météo marines.

Ces différentes méthodes d’évaluation de la submersion présentent une complexité croissante. Sur un site comme le lido de Leucate-Le Barcarès, la représentation de l’aléa de submersion est particulièrement complexe car les phénomènes de submersion y sont avant tout causés par des phénomènes de franchissement. De plus, les inondations affectent des zones urbaines au sein desquelles l’estimation des vitesses d’écoulement et, de manière générale, la cinétique de la submersion, est complexe.

Exemples de submersion marine ayant affecté le littoral de Leucate et du Barcarès ces dernières années.

Exemples de submersion marine ayant affecté le littoral de Leucate et du Barcarès ces dernières années.

Objectifs

Cette étude a donc pour but, sur le site-pilote de Leucate-Le Barcarès, de réaliser une comparaison de différentes méthodes d’évaluation de la submersion marine. Les résultats issus des différentes méthodes sont comparés d’une part, à des observations de terrain relevées lors d’un évènement marquant de tempête, et d’autre part, entre eux afin de déterminer la ou les méthodes les plus adaptées en fonction des caractéristiques d’exposition du site.

Programme des travaux

Quatre méthodologies d’évaluation de la submersion marine ont été testées :

  • l’approche 1, dite SIG, qui permet de projeter un niveau marin statique déterminé au large ou à la côte, directement sur la topographie,
  • l’approche 2 qui permet de modéliser le débordement, en utilisant un modèle hydrodynamique de niveaux et courants à une résolution de 10 m,  
  • l’approche 3  qui permet, en couplant plusieurs codes de calculs, de modéliser les débordements et les franchissements par paquets de mer sur la base de profils de plage représentatifs et enfin,
  • l’approche 4 qui permet de modéliser l’ensemble des processus susceptibles de provoquer des submersions (niveau d’eaux et diverses contributions liées aux vagues et à leurs déferlements). Toutefois, compte tenu des processus simulés, cette approche ne peut être déployée que sur des domaines de taille réduite, ici 2x2 km d’extension à une résolution spatiale de 2 m.

 modélisation débordement/franchissement simplifiée, d) méthode 4 : modélisation débordement/franchissement locale.

Cartographie des submersions (hauteurs d’eau) pour chacune des méthodes implémentées pour le secteur des Mourets, a) méthode 1 : traitement SIG, b) méthode 2 : modélisation du débordement, c) méthode 3 : modélisation débordement/franchissement simplifiée, d) méthode 4 : modélisation débordement/franchissement locale.

En premier lieu, afin de réaliser des modèles numériques adaptés à la simulation de la submersion, de nombreux traitements ont été mis en œuvre sur les données LIDAR (élaboration de coefficient de rugosité variable spatialement et en fonction de la représentation du bâti, lissage de rugosités artificielles, rehaussement des lignes de contrainte …).

Enfin, des statistiques jointes prenant en compte les niveaux marins et les conditions de vagues ont été utilisés pour déterminer un évènement de référence à simuler.

Résultats obtenus

Le développement et les limites de chacune des méthodes ont été comparés. L’utilisation d’une méthode plutôt qu’une autre trouve sa justification dans les caractéristiques du site d’étude et dans le degré de précision attendu pour répondre aux questions posées par l’aléa. Ainsi, les résultats obtenus par ces méthodes ne s’opposent pas mais s’inscrivent dans une démarche progressive consistant à affiner à chaque étape et en fonction des moyens, les connaissances relatives à l’aléa.

Par rapport à la méthode 1, qui fournit une vision statique, dite maximisante, la méthode 2 introduit la notion d’aléa dynamique et de chronologie des évènements. Cette méthode permet également de diagnostiquer les secteurs du territoire exclusivement affectés par des phénomènes de submersion par débordement (dont les conséquences et la cinématique sont différentes de celles des phénomènes par franchissement).

La méthode 3 permet e prendre en compte également les phénomènes de franchissement, qui constituent aujourd’hui, dans le cas du site d’étude, les processus principaux à l’origine de submersions lors des tempêtes. La méthode 3 permet également de conduire une analyse sur plusieurs kilomètres, voire plusieurs dizaines de kilomètres, de côte. Cependant, les choix méthodologiques liés à la sélection de profils représentatifs d’un tronçon de linéaire côtier peuvent, selon les cas, entrainer une sous-évaluation ou une surévaluation des volumes concernés par les phénomènes de franchissement.

Enfin la méthode 4, permet d’affiner la connaissance à l’échelle locale. Elle prend en effet en compte l’ensemble des types de submersion avec une contribution intégrée de l’ensemble des processus à l’origine de submersions (marée, surcote atmosphérique, contribution des vagues : ondes infra gravitaires et franchissements). La cartographie issue de cette méthode permet de décrire précisément les processus associés au franchissement, les points de fragilité, ou encore le comportement et les vitesses des écoulements en milieu urbain.

Partenaire

DREAL Occitanie

BRGM - 3 avenue Claude-Guillemin - BP 36009 45060 Orléans Cedex 2 - France Tél. : +33 (0)2 38 64 34 34