Modélisation de l'effet des phénomènes de bypass sédimentaire sur l'évolution moyen à long terme du trait de côte

Modeling the effect of sediment bypass on the medium to long-term shoreline evolution

• Auteur / Autrice : Elsa Durand
• Direction : Bruno Castelle, Déborah Idier, Thomas Guerin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de l'environnement
• Date : Soutenance en 2025
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : METHYS - Modélisation Expérimentale et Télédétection en HYdrodynamique Sédimentaire
• Jury : Président / Présidente : Stéphane Abadie
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bruno Castelle, Marissa Yates, Eric BARTHéLéMY, Albert FALQUéS, Déborah Idier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marissa Yates, Eric BARTHéLéMY

Mots clés

Mots clés libres

Côtes sableuses

Évolution du trait de côte

Modélisation

LX-Shore

Bypass sédimentaire

Sandy coastlines

Shoreline evolution

Modeling

LX-Shore

Sediment bypass

Résumé

Sous l’effet des courants induits par les vagues, le sable peut contourner les obstacles rocheux naturels ou artificiels présents sur la plage via un phénomène nommé bypass sédimentaire. Le bypass joue un rôle clé dans l’évolution des plages, notamment les plages en baie délimitées par deux obstacles rocheux qui représentent environ la moitié des plages dans le monde. Pourtant, ce phénomène est souvent mal pris en compte dans les modèles d’évolution du trait de côte, voire absent. L’objectif de cette thèse est ainsi d'étendre le champ d’application du modèle à complexité réduite LX-Shore en y implémentant une paramétrisation du bypass sédimentaire. La nouvelle version du modèle, intégrant l’impact du bypass subaquatique, est testée sur une plage en baie idéalisée soumise à diverses conditions de vagues d’incidence variable. Les résultats montrent que la prise en compte du bypass impacte significativement la forme moyenne de la plage et la variabilité spatiale du trait de côte, notamment en termes de rotation, courbure et maximum d’érosion. Des applications sur des plages réelles présentant des épis rocheux (au Danemark et à Fréjus) ou un ouvrage de défense longitudinal (Lacanau) ont permis d’explorer l’influence du bypass à différentes échelles de temps : à l'échelle évènementielle, à l'échelle annuelle et à l'échelle pluri-décennale, sous l'effet de l'élévation du niveau marin. En intégrant pour la première fois une paramétrisation générique du bypass sédimentaire dans un modèle à complexité réduite, ces travaux contribuent à améliorer la compréhension et la modélisation de l’évolution du trait de côte en présence d’obstacles rocheux, offrant ainsi de nouvelles perspectives en termes de gestion des zones côtières.

Under the effect of wave-induced currents, sand can be transported around natural or artificial rocky obstacles transverse to the beach through a process called sediment bypassing. This phenomenon plays a key role in beach evolution, particularly in embayed beaches, which are delimited by two rocky obstacles and represent half of the world’s beaches. However, sediment bypassing is often neglected or partially included in shoreline evolution models. The aim of this thesis is to extend the applicability of the reduced-complexity model LX-Shore by implementing a parametrization of sediment bypassing. The new version of the model, which integrates the impact of subaqueous bypassing around obstacles, has been tested on an idealised embayed beach subject to various wave incidence conditions. The results show that accounting for bypassing significantly influences embayed beach planform and shoreline spatial variability, in terms of rotation, curvature, and maximum erosion. Applications to real beaches featuring rocky groynes in Denmark and Fréjus (France) or a longitudinal defense structure in Lacanau (France) have provided insights into the influence of bypassing across different timescales: event-scale, annual-scale, and multi-decadal-scale under the effect of sea level rise. By integrating for the first time a generic parametrization of sediment bypassing into a reduced-complexity model, this work contributes to improving the understanding and modeling of shoreline evolution in the presence of rocky obstacles, offering new perspectives for coastal management.