3. Le colmatage des étangs palavasiens : le transport des sédiments

 

Les plages du lido palavasien sont constituées de sable fin. Le sable de mer est le produit ultime de l’érosion des roches cristallines par les fleuves et les glaciers disparus et les fractions de coquillages provenant de la destruction de leurs bancs.

Le diamètre des sables va de 2 à 0.1mm. Pour un échantillon représentatif de sable, on définit plusieurs diamètres à partir de l’observation de la courbe des pourcentages cumulés de ces diamètres. La courbe de fréquence granulométrique nous donne accès au diamètre le plus fréquent dans le sable considéré. Avec des analyses supplémentaires (chimiques ou physiques ), on peut ainsi connaître la nature du sable étudié.

De l’autre côté du lido, dans les étangs, on trouve des limons et des vases qui se posent en eau calme de façon à diminuer le volume de matériau. Les vases sont imperméables, non élastiques et cohérentes. Les limons proviennent de l’apport sédimentaire des fleuves et ne contiennent pas de matières organiques.

Les plages palavasiennes ont une pente douce (de l’ordre de 5 à 6% près du rivage puis 2 à 3% à plus de 1m50 du rivage) et présentent un profil classique.

Ces sédiments peuvent être transportés sur le fond des mers par les courants. Le transport des sédiments est fonction du courant, de la nature des sédiments ainsi que de la forme de la surface du sol.

Si l’on considère un courant de direction constante dont l’amplitude croît, on remarque que jusqu’à une certaine valeur seuil les sédiments déposés sur le sol ne bougent pas, puis, passé cette valeur, ils se mettent progressivement en mouvement. Ces mouvements peuvent être à l’origine de rides si les matériaux sont fins, des dunes pour des courants importants voire même un transport par charriage avec mise en suspension. Des anti-dunes peuvent enfin se créer.

Le seuil précédemment mentionné est directement relié aux forces de frottement sur le fond ( la contrainte tangentielle sur le fond ). Dans le cas d’un régime uniforme et permanent on obtient une force de frottement de :

Où C est le coefficient de Chezy :

Donc la vitesse de cisaillement s’exprime :

Près du fond il existe une couche limite où l’écoulement est régi par la viscosité :

Lorsque les sédiments non cohésifs commencent à être transportés par le courant, on a un équilibre entre la force de frottement sur le fond et la force motrice tangentielle.

 

 

Dans les équations qui suivent, D* est le diamètre sédimentologique défini par :

il est fonction de la masse spécifique relative du sédiment :

,

du diamètre équivalent de la particule (diamètre de la sphère de même volume ) et du coefficient de viscosité cinématique. Ce diamètre est défini à partir du nombre de Reynolds de chute :

or à l’équilibre la vitesse de chute vaut :

donc le nombre de Reynolds peut être exprimé par :

Exprimons alors les équilibres entre les différentes forces qui s’exercent sur les sédiments marins :

Le nombre de Reynolds étoilé du grain est :

Donc :

Le début d’entraînement correspond à :

Le coefficient de frottement sur le fond f n’est fonction , pour des grains non cohésifs, que de leur diamètre sédimentologique.

La valeur minimale de R* est fixée par l’épaisseur de couche limite.

Dans l’hypothèse d’écoulement uniforme et permanent, on peut évaluer la vitesse de la houle qui occasionne le début de l’entraînement :

La relation reliant D* à R* est alors donnée par l’équation suivante :

De l’autre côté du lido se trouve de la vase. Celle-ci peut être mise en mouvement par les courants et la houle. Il ne s’agit plus du même type de transport que celui précédemment défini car les sédiments considérés sont cohésifs. L’expérience montre que le début d’entraînement d’un fond de vase est provoqué par la vitesse de cisaillement critique qui varie proportionnellement à la concentration du fond.

Comme la concentration de vase C croît avec la profondeur, la vitesse de cisaillement augmente aussi, seule la couche supérieure pourra donc être mise en mouvement. Une couche limite épaisse se développe sur le fond dans laquelle les pertes d’énergie par frottement sont plus importantes que dans l’eau. Un mouvement de propagation de la vase se produit aussi dans le sens de propagation de la houle.

Que ce passe-t-il vis-à-vis du transport de sédiments dans les graus palavasiens ?

Considérons tout d’abord les sédiments cohésifs comme la vase.

Les lagunes littorales sont le réceptacle des matériaux érodés de l'ensemble du bassin versant. Mais les matériaux déposés dans les étangs ne sont redéplacés que très rarement. En effet, les principaux phénomènes agissant dans l'apport des matériaux solides sont les crues.

Ces crues engendrent un courant fort dans les cours d'eau qui diminue à leur arrivée dans l'étang. Il y a donc sédimentation favorisée par une différence de salinité à l'embouchure des cours d'eau. Or ces sédiments amenés par les rivières ne peuvent être évacués des étangs qu'en présence de courants forts. Ceci n'arrive que très rarement.

Les apports continentaux déterminent donc la répartition granulométrique des sédiments :

Seul un clapot établi par un vent fort peut remettre en suspension des particules vaseuses. Les étangs peu profonds prennent alors une couleur brune et à cette occasion, le matériel sédimentaire peut être transporté par des courants temporaires.

La présence de barrages, d’extraction de matériaux et de cultures intensives autour des rivières fait que les matériaux qui devraient alimenter le transit littoral n’arrivent plus alors que les eaux sont chargées de matériaux de très faible granulométrie (ravinage des terres). Ces matériaux et végétaux transportés par les rivières se retrouvent piégés dans les étangs où la vase peut être produite.

Ainsi la vase rentre et est produite dans les étangs puis peut s’échapper par les graus. Pour que la vase puisse s’échapper des étangs par les graus, il faut que le vent du Cers (appelé aussi Tramontane ou vent du Nord) souffle. En effet, le vent assez fort provoque une agitation de la surface de l’étang et donc par suite une mise en mouvement de la vase. De plus le niveau de l’étang se trouve incliné (la côte maximale du plan d’eau se situant au Sud donc vers les graus). La différence entre la côte de l’étang au niveau du grau et celle de la mer provoque le passage d’un courant chargé de vase dans les graus depuis les étangs.

S’agissant de matériaux très fins, lorsqu’ils se retrouvent dans la mer, ils sont rapidement amenés vers les grands fonds par la houle. Il existe un autre cas où la vase peut sortir des étangs par les graus, c’est quand il y a un apport important d’eau douce en provenance du Nord (crue par exemple). Mais dans ce cas, même si de l’eau des étangs sort par les graus, l’eau douce qui rentre est chargée de matériaux en suspension (de très faible granulométrie). L’apport de vase est alors supérieur à la perte.

Dans les autres cas, la houle en entrant dans le grau perd une grande partie de son énergie (réflexion, diffraction) et repousse la vase dans l’étang (elle ne se retire en emportant de la vase que dans les cas précités). Un bilan sur les étangs montre que la quantité de vase augmente, ce qui signifie qu’il sort moins de vase par les graus que ce qui rentre et qui est produit dans les étangs.

Qu’en est-il des sédiments fins et non cohésifs, comme le sable ?

Lorsque le courant pousse vers le large, le sable ne peut pas pénétrer dans les graus. Mais lorsqu’il fait un vent marin (soufflant de la mer vers le continent), les graus sont dans un premier temps bouchés par le sable amené. Le cordon littoral est ainsi reformé.

Dans un second temps, si la tempête se lève, la houle (d’amplitude 7m donc supérieure à la hauteur du lido palavasien de 1m) va recouvrir le lido et pénétrer dans les étangs. Cette houle de tempête qui remanie les fonds marins est chargée de sable. Celui-ci va donc pénétrer dans les étangs. Lorsque la tempête se calme, le vent du Nord sèche le cordon littoral, le plan d’eau de l’étang bascule provoquant des courants dans le sens étang-mer qui vont déboucher les graus. 

Il arrive aussi que le sable rentre dans les étangs mais cette fois ci entraîné par le vent marin (arrachement de sable sur les dunes du lido).

Dans les deux cas précités, les quantités de sable en question sont nettement supérieure à celles constamment remaniées à l’intérieur des graus.

Cette partie met en évidence le phénomène de colmatage observé sur les étangs palavasiens.

De plus, il nous permet d’adopter une modélisation au niveau des graus (des conditions aux limites des étangs). Nous n’imposerons qu’un débit d’eau, sans aucun transport de sédiments. Bien que celui-ci soit fonction du vent (donc différence de hauteur de la surface de l’étang), du courant marin, de la section du grau,… Nous ne retiendrons que des ordres de grandeur, par exemple dans des conditions favorables à un courant dans le sens étang-mer, un grau d’une section de 20m2 laisse passer un débit de 0.5m/s. Ces valeurs seront précisées dans le BEI.

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