LA HOULE ET LES OUVRAGES EN MER

EXEMPLE DE LA BAIE DE SAINT-JEAN-DE-LUZ

Cécile Borras & Laurence Margnoux


 

INTRODUCTION

Afin de protéger les côtes des effets destructeurs de la houle, l'homme construit des dispositifs capable de dissiper l'énergie des vagues. L'idéal est d'obtenir une dissipation aussi progressive que possible afin d'éviter une trop grande turbulence, comme par exemple de faire mourrir les vagues sur un plan incliné de pente trés douce. Intéressons-nous donc aux principaux phénomènes physiques qui apparaîssent lors de la rencontre de la houle sur un obstacle, qui sont la réflexion et la diffraction. Ensuite notre exposé présentera les principaux ouvrages de protection des ports et nous présenterons pour finir l'exemple de la baie de St Jean de Luz qui est riche en enseignement.


LA REFLEXION DE LA HOULE

L'énergie transportée par la houle se fractionne à la rencontre d'un obstacle selon le principe suivant :

Nous allons examiner la réflexion dans le cas tantôt d'une paroi verticale, tantôt d'un plan incliné.

  REFLEXION SUR UN MUR VERTICAL

Lorsque une houle rencontre, sans déferlement, un mur vertical normal à sa direction de propagation, la vitesse de chaque particule d'eau se réfléchie sur la paroi imperméable. L'onde réfléchie est identique à l'onde incidente mais de direction opposée.

Deux approximations existent :

  REFLEXION SUR UN PLAN INCLINE

Considérons une paroi réflechissante composée d'un plan incliné d'un angle alpha avec l'horizontale. Dans ce cas la réflexion est partielle.

Pour une cambrure forte, une partie de l'énergie est détruite par déferlement.

Miche (1944) donne la cambrure maximale d'une houle non déferlante qui se propage sur un plan incliné :

Il est donc intéressant d'observer le sens de variation du coefficient de réflexion avec ces paramètres.


DIFFRACTION DE LA HOULE
     

  DEFINITION DE LA DIFFRACTION

Dans un milieu d'indice constant (de célérité de la houle ou de profondeur constante), la houle peut ne pas suivre les lois de propagation rectiligne. C'est à dire que la houle est capable de contourner les obstacles, comme par exemple l'extrémité d'une jetée.

La diffraction d'une houle par une jetée unique ou une brêche se calcule de façon analogue à la méthode employée en optique. Pour compléter l'analogie avec la lumière, on reconnaît souvent, notamment sur des photos aériennes, une véritable diffusion de l'agitation marine par de trés petits obstacles (rochers isolés) qui rayonnent cette agitation en cercles dont les obstacles occupent le centre.
    

  METHODES DE CALCUL DES PLANS DE DIFFRACTION

A l'heure actuelle, les ordinateurs remplacent les modèles réduits et les méthodes approchées. Les calculs par ordinateurs donnent rapidement des résultats mais la précision est fonction du coût du calul.

Nous allons présenter les résultats d'une méthode approchée (méthode de J. Larras) et ceux d'un calcul par ordinateur.

Ces études de réflexion et de diffraction permettent ainsi de concevoir des ouvrages de protection des ports comme nous le détaillons dans la partie de l'action de la houle sur les ouvrages en mer.


ACTION DE LA HOULE SUR LES OUVRAGES EN MER    

Les ouvrages classiques de protection des ports ou des plans d'eau sont :

leur extrémité en mer s'appellant le "musoir".

Ces digues arrêtent la houle par destruction locale de son énergie dans le cas de digues à talus et par réflexion dans le cas de digue verticales. Ces ouvrages sont conçus pour résister à l'action de la houle locale la plus forte et ceci dans le cas le plus défavorable d'une tempête.

  DIGUE VERTICALE

Les digues verticales sont constituées d'une muraille à parements verticaux. Leur utilisation est soumise à conditions :

Calcul des jetées verticales :

Inconvénients des digues verticales :

  LES DIGUES A TALUS

Structure

Calcul d'un talus d'enrochement

- l'action dynamique de la houle

- force statistique de résistance des blocs

                    Fs = k2.(Cs-C).g.D3

En introduisant l'équlibre, on obtient :

Inconvénients des digues à talus

Les différents inconvénients, observés sur l'étude des digues à talus montrent que pour améliorer la stabilité d'une jetée, il faut freiner l'eau à sa descente dans la carapace et faire déferler les vagues avant l'ouvrage. C'est à partir de ces constatations qu'ont été édifiées les digues mixtes.

  LES DIGUES MIXTES

Comme leur nom l'indique, elles reprennent certains principes des digues à talus et des digues verticales. Elles comportent une muraille reposant sur un massif de fondation, en enrochement ou sur le fond dur.

Un principe de base est d'éviter le déferlement de la houle sur un mur ; pour cela, celui-ci doit descendre à une profondeur au moins égale à 2.5 fois le creux, sous le niveau le plus bas.

La stabilité du massif d'enrochement, soumis aux efforts verticaux dus à la présence de la digue, est assurée grâce à la risberme.


EXEMPLE DE SAINT-JEAN-DE-LUZ

Aujourd'hui, la baie de Saint-Jean-de-Luz est constituée de 3 digues :

- la digue de Socoa, à gauche

- la digue de l'Artha, au centre

-la digue de Ste Barbe, à droite.


  DIFFRACTION DE LA HOULE DANS LE PORT DE SOCOA

Le port de Socoa existe depuis 1621.

Même si il est resté presque toujours identique, les digues qui l'entourent ont souvent été amenées à évoluer.

Avant la construction de la digue de Socoa, la houle arrivait directement sur la digue du Marégraphe et une houle secondaire attaquait obliquement la plage de Barraburu située en face. Cela créa une érosion qui eut entre autre pour conséquence la destruction de villas habitées !

En retraçant un historique succint des ouvrages de Saint-Jean-de-Luz, nous allons voir comment l'homme a été obligé d'être inventif pour protéger ses côtes et combien il lui aura fallu de patience pour arriver à rétablir ses erreurs du passé.

  LA CONSTRUCTION DES DIGUES DE SAINT-JEAN-DE-LUZ :

UNE HISTOIRE MOUVEMENTEE !

Depuis le début du XVII ème siècle, la baie de Saint-Jean-de-Luz est le théâtre d'une lutte incessante de la Mer contre le rivage, et des hommes contre la Mer.

Entre 1670 et 1840, une partie importante de la ville a été détruite malgré ou à cause des efforts des hommes.

Voici un petit apperçu des épreuves vécues par les ouvrages de Saint-Jean-de-Luz durant cette période :

1605 : première évocation de la fermeture de la baie. Décision de construire un port à Socoa.

1675 : première attaque de la mer constatée par le conseil de la ville.

1686 : Vauban envisage de fermer la baie par deux digues.

1707-1708 : travaux du premier mur de garantie.

1749 : le 22 février, une tempête détruit 7 maisons, 20 jardins, et mine 180 maisons !!!!

1750 : reconstruction du mur de garantie.

1767 : établissement d'une contre-garde en charpente. Le 19 décembre le mur s'écroule sur 70 m !

1768 : travaux de prolongement des jetées du chenal et construction du perré en remplacement du rempiétement.

1773 : le mur de garantie s'écroule.

1776 : destruction de 78m du perré et chute d'une partie du mur de garantie .

1777 : les portions du mur qui ont résisté sont rempiétées, le perré est abandonné et le mur reconstruit selon un autre profil .

Prolongement de la jetée du chenal et des jetées de Saint-Jean-de-Luz et de Cibourre.

1781 : la jetée de Saint-Jean-de-Luz s'écroule, les fondations ont été attaquées par les vers.

1782 : des enrochements en blocs sont substitués aux fondations en bois.

En mars, une terrible tempête détruit toute la partie centrale de garantie. Une partie importante de la ville, dont le couvent des Ursulines, est détruite.

Suite à cette catastrophe, on en reveint au projet de fermeture de la rade par deux digues partant de Socoa et de Ste Barbe.

1783-1786 : construction de 175 m de digue du côté de Ste Barbe.

1786-1788 : construction de 175 m de digue du côté de Socoa.

Différents projets sont étudiés pour prolonger les digues mais ne donnent pas satisfaction et sont abandonnés.

1789 : à partir de cette époque on s'occupe seulement d'entretenir et de réparer les parties déjà faites.

39 m de digues sont emportés à Ste Barbe !

1791 : 39 m de digues détruits au Socoa !

La lutte et les réparations de fortune continuent jusqu'en 1823.

1823 : Construction d'un seuil de garantie qui protège les habitations.

Depuis 1840, et même après la construction à la fin du XIXème siècle de trois digues fermant partiellement la baie, la plage et les défenses côtières sont toujours l'objet d'agressions inquiétantes.

Aujourd'hui, les trois digues ont permis au seuil de garantie d'atteindre l'âge respectable de 145 ans, ce qui ne s'était jamais vu précédemment. Mais elles ne sont pas aux normes modernes des travaux à la mer et l'examen de ces ouvrages par gros temps à marée haute fait réaliser à l'évidence la fragilité et les défauts des anges gardiens de la baie de Saint-Jean-de-Luz !

La réalité est que la nature et les hommes ont, au fil des siècles et malgré quelques erreurs, façonné un ensemble d'harmonie et de beauté qui mérite la sollicitude des pouvoirs publics.