Etude par essais physiques de solutions de renforcement des digues G. Mattarolo, M. Luck, J.-R. Delisle & M. Benoit Laboratoire National d'Hydraulique et Environnement (LNHE), EDF R&D et Laboratoire d'Hydraulique Saint-Venant, Université Paris-Est (Laboratoire commun EDF R&D, CETMEF, Ecole des Ponts Paristech)

Plan de la présentation JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Plan de la présentation Contexte : le projet SAO POLO Installation d'essais et conditions hydrodynamiques Ouvrages côtiers étudiés Résultats Conclusions

Le projet SAO POLO JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 SAO POLO : 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 Partie du programme R&D GICC (Gestion and Impact du Changement Climatique), piloté par le Ministère de l'Ecologie, du Développement Durable et de l'Energie. Objectif : fournir des connaissances et des outils techniques pour l'élaboration des stratégies d'adaptation (renforcement des ouvrages côtiers, développement durable du littoral) L'étude expérimentale : objectifs et méthodologie Objectifs Evaluer la performance des ouvrages côtiers en termes de franchissement et stabilité, sous l'hypothèse d'une augmentation du niveau marin Tester and comparer des solutions de renforcement dans les scénarios futurs Proposer des solutions de renforcement qui ont, dans les scénarios futurs, les mêmes performance des ouvrages sans renforcement dans les conditions actuelles Test de deux modèles physiques d'ouvrages côtiers (échelle1:30 – similitude de Froude) Perré maçonné imperméable Protection en haut de plage en enrochements

Conditions d'essai : le canal à houle JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Caractéristiques du canal à houle : Longueur totale/exploitable : 45 m / 33 m Largeur : 0.6 m Hauteur d'eau maximale : 0.6 m Générateur de vagues de type piston, avec absorption active. Vue du canal à houle slope 5 % Wave generator Coastal structure Reservoir Free Surface sensors(FS) FS8 - 7 - 6 FS5 FS3 - 2 - 1 FS4 Schéma de l'installation (pas à l'échelle)

Conditions d'essai : conditions hydrodynamiques JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Conditions d'essai : conditions hydrodynamiques Bathymétrie: Pente de 5% sur 180 m Hauteur d'eau de 3.0 m en pied d'ouvrage (scénario actuel) Conditions de houle: Même conditions de houle au large pour les scénarios présent et futurs Spectre de houle JONSWAP (g = 3.3) Hauteur significative : Hm0 = 2.0 ; 3.0 ; 4.0 m Période de pic : Tp = 9.0 ; 10.3 ; 12.9 s Augmentation du niveau marin dans les scénarios futurs : +0.5 m and +1.0 m Durée de chaque état de mer (1 essai): 3 h

Perré maçonné: design et performance (1/2) JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Design perré maçonné imperméable : Critère de dimensionnement : débit linéaire de franchissement : 510-3 m3/s/m dans le scénario actuel Pente du perré : 1:2  Côte d'arase : 9.6 m (hauteur d'eau en pied d'ouvrage: 3.0 m) Modèle physique du perré maçonné Houle franchissant le perré pendant les essais

Perré maçonné: design et performance (2/2) JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Design perré maçonné imperméable : Critère de dimensionnement : débit linéaire de franchissement : 510-3 m3/s/m dans le scénario actuel Pente du perré : 1:2  Côte d'arase : 9.6 m (hauteur d'eau en pied d'ouvrage: 3.0 m) Performance ouvrage original (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m) : Scénario actuel : q = 5.010-3 m3/s/m Pov = 8% Scénario futur (dtoe = 4.0 m) : q = 3.010-2 m3/s/m Pov = 27%

Perré maçonné : 3 renforcements testés JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Parapet Parapet de 1.5 m avec béquet de 0.6 m Parapet de 1.0 m Mise en place d'enrochements : Essais avec 1 et 2 couches (blocs de 4-6 T) Bassin de déversement Longueur/hauteur de la berme : 5.0 m/5.0 m Hauteur du parapet: 1.2 m Deux porosités différentes testées (12.5% ; 25.0%) Parapet avec béquet Bassin de déversement Enrochements

Perré maçonné : résultats des essais avec renforcements JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Performance de l'ouvrage original dans le scénario présent (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m) q = 5.010-3 m3/s/m Pov = 8% Performance de l'ouvrage renforcé dans le scénario futur (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m; dtoe = 4 m) Parapet 1 m : q = 6.310-3 m3/s/m Pov = 15% Bassin de déversement : q = 3.310-3 m3/s/m Pov = 6% Solutions les plus performantes : parapet ou bassin de déversement Les enrochements diminuent le franchissement mais ont une faible stabilité Parapet avec béquet : ouvrage "trop" renforcé

Protection en haut de plage : design et performance JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Protection en haut de plage : design et performance Design de la protection en haut de plage : Critères de dimensionnement : Débit linéaire de franchissement maximal : 510-3 m3/s/m dans le scénario actuel Stabilité : début de dommage (D < 5%, dans l'intervalle ± 1.0 Hs) Pente de l'ouvrage : 1:2  Deux couches d'enrochements : 3-4 T  Côte d'arase : 5.3 m (profondeur d'eau en pied d'ouvrage : 3.0 m) Modèle physique de la protection en haut de plage en enrochements

Protection en haut de plage : design et performance JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Protection en haut de plage : design et performance Design de la protection en haut de plage : Critères de dimensionnement : Débit linéaire de franchissement maximal : 510-3 m3/s/m dans le scénario actuel Stabilité : début de dommage (D < 5%, dans l'intervalle ± 1.0 Hs) Pente de l'ouvrage : 1:2  Deux couches d'enrochements : 3-4 T  Côte d'arase : 5.3 m (profondeur d'eau en pied d'ouvrage : 3.0 m) Performance de l'ouvrage original (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m) : Scénario présent : q = 4.010-3 m3/s/m Pov = 4.7% D = 1.5% (± 1.0 Hs) Scénario futur (dtoe = 4.0 m) : q = 3.710-2 m3/s/m Pov = 30% D = 6.2% (± 1.0 Hs)

Protection en haut de plage : 4 renforcements testés (1/2) JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Protection en haut de plage : 4 renforcements testés (1/2) Renforcement avec un parapet de 1.0 m Parapet Hauteur : 1.0 m Meilleure performance en termes de franchissement, mais plus faible stabilité des enrochements 3èmè couche d'enrochements + parapet 5 solutions testées, en variant : Taille des blocs : 3-4 T ; 5-6 T Hauteur du parapet : 1.0 m ; 1.5 m ; 2.0 m  La taille des blocs affecte la stabilité, mais a un faible impact sur le franchissement  En augmentant la hauteur du parapet, le franchissement diminue, mais la stabilité est plus faible. Renforcement avec un parapet de 2.0 m et une troisième couche de blocs de 5-6 T

Protection en haut de plage : 4 renforcements testés (2/2) JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Protection en haut de plage : 4 renforcements testés (2/2) Changement de pente Pente 1:3 Blocs : 3-4 T Essais avec et sans un parapet de 1.0 m  Bonnes performances en termes de stabilité et franchissement avec le parapet Mise en place d'une berme Mêmes type et nombre de blocs utilisés pour le changement de pente Hauteur de la berme : 1.0 m (i.e. niveau marin dans le scénario futur) Longueur de la berme : 8.4 m  Performances moins bonnes par rapport au cas du changement de pente Mise en place d'une pente plus faible (1:3) avec parapet Mise en place d'une berme et d'un parapet

Protection en haut de plage : résultats des essais avec renforcements JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Protection en haut de plage : résultats des essais avec renforcements Perfprmance de l'ouvrage original dans le scénario actuel (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m) q = 4.010-3 m3/s/m Pov = 4.7% D = 1.5% (± 1.5 Hs) Performance de l'ouvrage renforcé dans le scénario futur (Tp = 12.9 s; Hs = 4 m; dtoe = 4 m) 3ème couche 5-6 T + parapet 2 m : q = 3.110-3 m3/s/m Pov = 7.5% D = 2% (± 1.0 Hs) Pente 1:3 + parapet 1 m : q = 4.710-3 m3/s/m Pov = 6.2% D = 2.9% (± 1.0 Hs) Meilleures solutions de renforcement : Troisième couche de blocs de 5-6 T avec parapet de 2.0 m Pente plus faible (1:3) with avec parapet de 1.0 m

JST 2012, Paris, 4 décembre 2012 Conclusions Deux modèles physiques d'ouvrages de protection côtière ont été construits à l'échelle 1:30 afin de tester des solutions de renforcement vis-à-vis d'une augmentation du niveau marin de 1.0 m Objectif : les ouvrages renforcés doivent avoir, dans les conditions futures, les mêmes performances que les ouvrages actuels dans les conditions actuelles. En termes de franchissement : L'utilisation d'un parapet est nécessaire afin de limiter le franchissement, indépendamment du type d'ouvrage considéré La taille des blocs a un impact très faible sur le franchissement (sur la base des blocs testés dans le cadre de cette étude). En termes de stabilité, (protection en haut de plage), l'utilisation d'une troisième couche de blocs de taille supérieure et la mise en place d'une pente plus faible représentent deux solutions possibles.

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