Be d'hydrodynamique marine

Rémy Baudot

Thomas Soubelet


Etude de la houle dans la baie de Saint Jean de Luz



Sommaire


Introduction

La baie de Saint Jean de Luz se situe au fond du golfe de Gascogne, à l'extrémité sud de la côte des Landes, et s'appuie sur les contreforts pyrénéens. Pourtant cette station balnéaire des Pyrénées Atlantiques (64), est menacée depuis longtemps de disparaître. En effet, bien que protégée naturellement et malgré la réalisation de trois digues de protection, les attaques rudes et incessantes de la mer ont provoqué au fil des siècles des catastrophes importantes et continuent aujourd'hui de mettre en danger le port, la ville et la plage de Saint Jean de Luz.

Nous nous attacherons ainsi dans une première partie à rappeler les événements historiques qui ont pu se produire au cours des siècles passés, puis après un exposé des données hydrodynamiques de la baie, nous présenterons une approche théorique du phénomène de la houle. Enfin nous étudierons plus précisément la propagation de la houle dans la baie ainsi que ses effets néfastes sur la grande plage de Saint Jean de Luz.

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Historique de la baie de Saint Jean de Luz

Tout au long des siècles précédents, la ville de Saint Jean de Luz a été périodiquement détruite sans qu'aucune mesure n'ait été véritablement prise pour protéger la ville des effets dévastateurs de la houle. Ce n'est qu'en 1783 que Louis XVI met en oeuvre une véritable tentative de sauvegarde par la mer, en autorisant les travaux de fermeture de la rade par l'allocation d'importants crédits. Ce projet, semblable à celui envisagé par le maréchal de Vauban, ingénieur des fortifications de Louis XIV, prévoit la construction de deux digues partant respectivement de Socoa et de Sainte Barde, séparées par un goulet permettant le passage des navires. Ainsi, en 1788, deux digues de 175m de long et de 9m de hauteur sont dressées pour assurer la protection de la baie. Pourtant ces digues, dont l'entretien et la réparation ne seront plus bientôt assurées du fait des événements de la Révolution, vont être continuellement détruites et reconstruites alternativement jusqu'en 1822, où une tempête détruit un quart de la ville.

Ce n'est ainsi qu'en 1854 que Napoléon III, en séjour à Biarritz, s'intéresse au sort de la ville et arrête les grandes lignes d'un programme qui prévoit la construction de trois digues : une à Socoa, une à Sainte Barde et une dernière sur les fonds de l'Artha. Deux chenaux de navigation pour les navires sont ainsi ménagés. Pourtant la digue de Socoa, du fait de la guerre n'est terminée qu'en 1876, tandis que la construction de celle de Sainte Barde ne s'achève qu'en 1788. La construction de la digue de l'Artha est quant à elle, du fait de sa position en plein milieu de la baie, beaucoup plus périlleuse, et nécessite d'être réalisée que dans des conditions de mer extraordinairement calme. Elle est pourtant achevée en 1895, séparée de la digue de Socoa de 250m et de la digue de Sainte Barde de 390m. La fermeture de la rade a donc duré 30 ans, a demandé un travail gigantesque, environ 7400 blocs et 32000 mètres cubes de maçonneries.

Depuis lors, la croissance de la pêche au thon et à la sardine, ainsi que l'explosion du tourisme à saint Jean de Luz depuis la création des congés payés en 1936, ont permis l'entretien régulier des différentes digues. Ainsi actuellement la Direction Départementale de l'Equipement des Pyrénées Atlantiques fait couler une cinquantaine de blocs chaque année, selon le même système qu'il y a un siècle : les blocs sont acheminés au port de Socoa à marée basse, puis accrochés à un ponton et dès que la marée monte, tractés près des digues pour être mouillés. Pourtant ces travaux d'entretien sont essentiels pour la bonne conservation de ces ouvrages de protection et donc la sécurité de la ville.

Dégâts occasionnés par la tempête de Décembre 1956

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Données hydrodynamiques relatives à la baie

Pour pouvoir déterminer les différents secteurs de la baie qui vont nécessiter une protection supplémentaire vis à vis des effets dévastateurs de la houle marine, on doit tenir compte des conditions locales des marées, des vents, des courants, des houles associées à la nature des sédiments et à la morphologie du littoral. On va donc, dans cette partie, présenter la bathymétrie de la baie de Saint Jean de Luz mais aussi les différents facteurs physiques que sont:

  • la surélévation progressive du niveau marin sur de longues périodes;
  • la fluctuation à court terme du niveau marin;
  • les vents.
  • Un chapître spécifique étant consacré à l'étude de la propagation de la houle dans la baie de Saint Jean de Luz, nous n'en parlerons pas dans cette partie.

    A. La bathymétrie

    La baie de Saint Jean de Luz est un vaste plan d'eau ouvert au Nord, de quelques 190 ha de superficie, où les fonds présentent une faible pente : en moyenne, 1% dans l'axe de la plage de Saint Jean de Luz-passe Ouest. De plus 40%des fonds de la baie ont une profondeur de plus de 6m. Au niveau des passes, les profondeurs atteignent -15m côté Ouest, entre les digues de Socoa et de l'Artha, et -8 à -9m côté Est, entre les digues de Sainte Barde et de l'Artha Les isobathes épousent la forme de la baie, l'isobathe -5.00 se situant à 400/450m du front de mer.

    Bathymétrie de la baie de Saint Jean de Luz


    Présentation théorique du phénomène de la houle

     

     

     

     

    L'écoulement est potentiel donc

    D'où (S) devient

     

     

    On fait l'hypothèse des petits mouvements pour permettre de linéariser les équations ci-dessus, c'est à dire que

    H << d

    Et H << L

    Et on considère également que F et h son de l'ordre de e . Ce qui nous permet de simplifier les conditions à la limite et par l'hypothèse des petits mouvements de dire encore que la condition à la limite en z = h peut s'écrire en z = 0, on obtient ainsi :

     

     

     

     

      

     

    avec k, vecteur d'onde porté par la direction de propagation (ici x), dont son module aussi appelé le nombre d'onde vaut

    L, la longueur d'onde

    T, la période

    w , la pulsation, qui vaut

    H, l'amplitude crête-à-crête de la houle.

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    Propagation de la houle dans la baie

    L'étude statistique des houles réalisée par le laboratoire Central d'Hydraulique de France (cf. schémas suivants) permet de mettre en évidence deux périodes caractéristiques dans l'année : une période d'hiver (Octobre-Mars) et une période d'été (Avril-Septembre). En période d'été, 80% au moins des houles ont des hauteurs H1/10 (H1/10 représentant la hauteur moyenne du 1/10 supérieur des vagues) inférieures à 2m. En hiver 50% des houles ont des hauteurs supérieures à 2m et 90%, inférieures à 4m. La houle annuelle est voisine de 7m, des hauteurs H1/10 supérieures à 10m ayant même été enregistrées le 2/12/76, ce qui montre toute la force de la houle dans ce secteur du golfe de Gascogne. Dans la baie, on peut aussi observer des vagues qui peuvent encore atteindre environ 3m.

    La plupart des houles provient du secteur Ouest-Nord-Ouest à Nord-Ouest (80% des observations) où l'on trouve comme on l'a vu auparavant les plus longs fetchs et les vents régnants. Les périodes les plus fréquentes sont comprises entre 9 et 14 secondes et l'on peut admettre une corrélation hauteur/période de la houle du type:

    T(en s)=(0.8 à 1.4)H1/10(en m)+7.5 et H1/10>2m

    Les hauts fonds devant la baie (Rocher des Criquas, de Mabessin) modifient par réfraction les crêtes des houles qui se présentent, au niveau des passes selon une orientation quasi constante.

    Une étude de la propagation de la houle aux abords et dans la baie de Saint Jean de Luz a été réalisée par le Service Maritime de Bayonne. L'état de la mer choisi correspond à un de ceux susceptibles d'engendrer le maximum d'agitation dans la baie : houle de Nord-Ouest, de 18s de période, de 9.5m de hauteur, de 520m de longueur d'onde au large, de niveau d'eau à 5m correspondant à une pleine mer de vives eaux et une surcôte due à la tempête de 0.5m. Cette étude a montré que par le jeu des réfractions sur les hauts fonds, la houle se présente atténuée devant les passes : la houle atteint les passes Ouest et Est respectivement avec une hauteur de 6.5 et 7.5 m. La plage de Saint Jean de Luz est fortement sollicitée car elle subit l'action d'une houle croisée résultant de la superposition de la houle diffractée sur les musoirs (pointes extrêmes ) respectifs des digues délimitant les passes Est et Ouest (cf. schéma suivant). A ce moment là, des vagues de plus de 4m de hauteur pourraient atteindre la plage.

    A basse mer, l'agitation qui pénètre par la passe Ouest agit préférentiellement sur la plage de Saint Jean de Luz et plus particulièrement sur sa moitié Ouest alors que l'agitation qui pénètre par la passe Est tend à se briser dans les zones à plus faibles profondeur. A l'inverse, en pleine mer, les vagues qui franchissent la passe Est gonflent légèrement sur ces hauts fonds et atteignent la plage et plus particulièrement sa moitié Est, avec d'avantage d'énergie.

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    Conclusion


    Bibliographie


    Remerciements