Dang-Trinh NGUYEN Jérôme BROSSARD 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Sommaire Introduction Outils expérimentaux 1 Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions 1 2 3 4 5 6 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Contexte du programme GICC-SAOPOLO : Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Contexte du programme GICC-SAOPOLO : Le 4ème rapport d'évaluation du GIEC (2007) synthétisé par l’ONERC (2010) : Surélévation du niveau des mers (cm) 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Introduction Outils expérimentaux Conditions initiales et ouvrage de référence Comportement ouvrage de référence Solutions de renforcement Conclusions Moyens expérimentaux Sondes résistives : par groupe de 4 pour séparer vagues incidentes et réfléchies 2% 2,8m 0,95m 6 7 8 5 3 2 1 4 Canal à houle : 34 m x 0,9 m x 1,2 m. Fenêtres vitrées latérales. Batteur de 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Conditions initiales et ouvrage de référence 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 filtre h initiale = 7 m noyau 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Comportement initial avec un niveau moyen actuel (h = 7m) 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Effets d’une surélévation du niveau moyen de 0,5 m 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 Rc initial = 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Cinq solutions de renforcement examinées : 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

1a) Rehausse du mur de couronnement de 1,5 m pour surélévation de 0,5m 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Conditions de franchissement initiales retrouvées 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 1,07 m surélévation = 1 m 0,61 m 45° h = 8 m h = 7 m 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 Digue détachée submergée Ajouter des blocs sur la carapace 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Franchissement trop important => renforcer l’ouvrage principal 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 2% 2/3 h = 8 m -rc 3,7 m b = 4,3 m 61 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 2% 2/3 h= 8 m 61 m 1 couche BCR b = 4,3 m Franchissement trop important => renforcer l’ouvrage principal 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Forte réduction du franchissement mais seuil non atteint 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 3) Berme en pied d’ouvrage 5,49m h = 8 m berme : BCR sur 2 couches Franchissement trop important => renforcer l’ouvrage principal par une troisième couche avec le même nombre de blocs 4) Troisième couche de blocs artificiels sur la carapace 5m Rc=4,6m h = 8 m Forte réduction du franchissement mais seuil non atteint Surélever le mur de couronnement 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Conclusions : - conditions initiales de franchissement retrouvées 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 5m 4,6m h = 8 m Rehausse du mur de couronnement 1,5 m 3ème couche de BCR Franchissement Conclusions : - conditions initiales de franchissement retrouvées - stabilité de la carapace assurée 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

conclusions Pour les solutions de renforcement 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) 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Proposition : gr interprété comme coefficient de dissipation 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 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²

Merci de votre attention! Jérôme BROSSARD LOMC UMR 6294 CNRS-Université du Havre Jerome.brossard@univ-lehavre.fr 3-4-5/12/2012 Séminaire GIS HED²