L’élaboration des Plans de Prévention des Risques Littoraux (PPRL) « prioritaires », définis suite à la tempête Xynthia de 2010, a provoqué des débats, souvent conflictuels, entre l’Etat et les collectivités territoriales au sujet des cartes d’aléas submersion marine ou recul du trait de côte. Cette recherche doctorale s’attache à la compréhension du processus de construction de ces cartes. Elle analyse les facteurs influençant cette cartographie à partir de ce que représentent les cartes d’aléas pour chaque acteur. Les résultats de cette recherche mettent en évidence que les études d’aléas sont peu issues des connaissances territoriales et abordées sous un angle expert complexe. Les acteurs locaux s’approprient ainsi difficilement les nouvelles connaissances sur les aléas littoraux. La forte présence des aspects techniques et la mécanique d’élaboration du zonage réglementaire conduisent à une cristallisation des débats des PPRL sur la cartographie des aléas. Ces débats cachent aussi souvent des conceptions distinctes de la politique de prévention et des intérêts divergents entre acteurs agissant à échelles spatiales et temporelles différentes. L’ouverture restreinte des discussions par l’Etat lors de la cartographie des aléas de référence et de l’élaboration du zonage conduit à une faible territorialisation des PPRL et rend difficile leur intégration au sein des politiques locales de prévention des risques littoraux et d’aménagement du territoire. Cette thèse révèle ainsi l’importance cruciale de la concertation et d’une entrée par le territoire, pour mettre en place une appropriation active des connaissances sur les aléas et favoriser l’intégration du PPRL au sein de l’action publique territoriale. / The development of Coastal risks prevention plans, identified as priorities after Xynthia storm in 2010, has revealed divisive debates, between the state services and territorial authorities, about coastal flooding or coastline recession mapping. This PhD research deals with the understanding of coastal hazards mapping. It analyses the factors which influence this process based on what do the maps represent for each stakeholder.The research results highlight that hazards studies sparsely come from territorial knowledge and are often approached from a complex expert angle. Thus, new knowledge is hardly managed by local stakeholders. Significant debates about technical aspects and the process of regulatory zoning conception lead to the fact that hazards mapping crystallizes the PPRL debates. Actually, these debates often hide different conceptions of prevention policy and opposing interests of stakeholders acting at different spatial and temporal scales. The few opened discussions purposed by state services during reference hazards mapping and zoning conception lead to a low territorialization of the PPRL and make their integration in local policies of coastal risks prevention and of land use planning difficult.Thus, this PhD highlights the crucial role of dialogue and of an input by the territory, in order to start an active appropriation of hazards knowledge and to enable the PPRL integration within the territorial public policy.

This thesis investigates the effectiveness of Low Impact Development Infrastructure (LIDI) and Green Infrastructure (GI) in reducing flooding resulting from heavy rainfall events and sea-level rise, and in improving stormwater quality in the City of Miami Beach (CMB). InfoSWMM was used to simulate the 5, 10, and 100-year, 24-hour storm events, total suspended solids (TSS), biochemical oxygen demand (BOD), and chemical oxygen demand (COD) loadings, and in evaluating the potential of selected LIDI and GI solutions in North Shore neighborhood. Post-development results revealed a decrease of 48%, 46%, and 39% in runoff, a decrease of 57%, 60%, and 62% in TSS, a decrease of 82%, 82%, and 84% in BOD, and a decrease of 69%, 69%, and 70% in COD loadings. SWMM 5.1 was also used to simulate the king tide effect in a cross section in Indian Creek Drive. The proposed design simulations successfully demonstrated the potential to control flooding, showing that innovative technologies offer the city opportunities to cope with climate impacts. This study should be most helpful to the CMB to support its management of flooding under any adaptation scenarios that may possibly result from climate changes. Flooding could be again caused as a result of changes in inland flooding from precipitation patterns or from sea-level rise or both.

Les submersions marines d’origine météorologique sont des catastrophes naturelles majeures, responsables chaque année de milliers de morts et de milliards d’euros de dégâts. La partie centrale du Golfe de Gascogne est un territoire particulièrement vulnérable à cet aléa, comme nous l’a rappelé la forte submersion engendrée par la tempête Xynthia en 2010. L’objectif de ce travail est d’améliorer la compréhension des surcotes et des submersions marines dans cette zone de France dans une approche pluridisciplinaire mêlant la géomorphologie, l’océanographie et l’analyse d’archives historiques. Afin de juger du caractère exceptionnel de Xynthia, une recherche de l’ensemble des submersions marines qui ont affecté la région d’étude depuis 500 ans a été menée. La modélisation numérique des surcotes des 5 tempêtes engendrant des submersions au 20ème siècle, révélées par ces recherches, montre que des conditions météo-marines variées ont induit des niveaux d’eau et des submersions comparables à ceux provoqués par Xynthia. Ce constat est en désaccord avec les estimations de périodes de retour de niveau marin extrêmes basées sur l’analyse statistique de mesures marégraphiques et met en avant l’apport de l’approche historique dans de telles problématiques. Devant la forte vulnérabilité des Pertuis Charentais aux submersions marines, la modélisation statique de la submersion marine, méthode simple mais néanmoins fréquemment utilisée pour estimer l’extension des zones inondées, a été évaluée. Cette méthode fournit de bonnes estimations de l’extension de l’inondation dans les zones de faibles altitudes caractérisées par une faible distance entre le trait de côte et la limite continentale de la zone inondable, mais mauvaises lorsque cette distance est grande. En effet, lorsque l’inondation se propage loin du trait de côte, la dynamique de l’écoulement ne peut plus être négligée sur ces grandes distances. Afin d’anticiper de futures submersions, deux configurations des digues ont été testées par modélisation numérique au travers de l’exemple de l’estuaire de la Charente. Les hauteurs d’eau et l’inondation de Xynthia sont simulées en augmentant la hauteur des digues de l’estuaire, empêchant toute inondation des zones basses adjacentes ; puis en abaissant les digues bordant l’estuaire au niveau des plus hautes marées astronomiques et en créant une seconde rangée de digues protégeant les zones habitées. Cette seconde configuration permet l’inondation des zones non habitées mais empêche l’inondation des zones à enjeux importants, comme la ville de Rochefort. Il est montré que la rehausse de l’ensemble des digues entraîne des niveaux d’eau supérieurs de 1.2 m à Rochefort par rapport à la simulation sans modification de digues, alors que l’abaissement de celles-ci et la protection des zones à forts enjeux ne modifient pas la hauteur d’eau dans l’estuaire. Ainsi, la rehausse des digues côtières n’est pas une solution systématique car la protection contre l’inondation de toutes les zones côtières peut augmenter la vulnérabilité des zones à forts enjeux. / Storm-induced coastal flooding are major natural disasters, responsible for thousands of deaths and billions of euros of damages each year. The central part of the Bay of Biscay is vulnerable to this hazard, as recently shown by the strong flooding induced by Xynthia in 2010. This study aims to improve the understanding of storm surges and coastal floods in this area of France, using several methods such as numerical or static modeling. To assess the uniqueness of Xynthia, historical researches of coastal floods affecting the study area for 500 years was conducted. Numerical modeling of the storm surges related to 5 storms of the 20th century revealed by these researches shows that various meteo-oceanic settings induced water levels and coastal floods comparable to those caused by Xynthia. This finding challenges return periods estimations of extreme sea levels based on statistical analysis of tide gauges measurements and highlights the contribution of the historical approach to such issues. Given the high vulnerability on coastal floods of Pertuis Charentais, static modeling, a simple but frequently used method to estimate the extension of flooded areas is evaluated. This analysis shows that this method provides good estimations of flood extents in low-lying areas characterized by a small distance between the shoreline and the continental limits of the lower area, but bad estimations when this distance is large. These poor performances when floods spread away from the coastline are explained by the dynamics of the flow, which can no longer be ignored. Two coastal defenses strategies are investigated in the Charente-river Estuary by numerical modeling. Water levels and coastal floods induced by Xynthia are simulated with increased dikes height, preventing flooding of adjacent low-lying areas, and then with dikes lowered to highest high spring tide height and with a second rank of dikes preventing flooding of important issues areas, such as the town of Rochefort. It is shown that raising dikes leads to higher levels of 1.2 m in Rochefort compared to the simulation without changing dikes, while protecting issues do not affect the water level in the estuary. Thus, it is demonstrated that the systematic raising of dikes is not a solution because it can increase the vulnerability of important issues areas.

Cette thèse de doctorat porte sur l’analyse des dommages et sur l’évaluation des coûts induits sur les habitations par les submersions marines. L’étude se base sur les données d’assurance de deux évènements récents ayant touché la France et causé des submersions sur les côtes bretonnes et atlantiques : les tempêtes Johanna (mars 2008) et Xynthia (février 2010).Dans un premier temps, l’analyse des données d’expertise et d’indemnisation d’assurance, en lien avec celle des paramètres de l’aléa et des enjeux exposés, a eu pour but la meilleure compréhension des différents types de dommages, et l’explication des coûts observés. En parallèle, un travail de modélisation de l’aléa a été réalisé à une échelle régionale, afin de déterminer des indicateurs des forçages météo-marins, et à une échelle locale, afin de préciser les processus d’endommagement sur les sites étudiés pour les deux tempêtes. La caractérisation de la vulnérabilité et de la valeur des enjeux (coûts de construction) a été menée à l’aide de différents paramètres issus de bases de données nationales (INSEE et IGN) et de campagnes de terrain.Dans un second temps, les informations recueillies ont permis la construction de modèles empiriques de prédiction du coût des dommages aux habitations spécifiques à l’aléa submersion marine, outils aujourd’hui inexistants en France. Les différents types de modèles testés sont basés sur des approches statistiques univariées (fonctions d’endommagement) et multivariées. L’apport des données d’assurance à la réalisation de tels modèles est discuté, et des recommandations ainsi que des perspectives de recherche sont évoquées, afin de rendre ces modèles opérationnels et d’augmenter leur capacité de prédiction des coûts d’évènements catastrophiques futurs. / This PhD work aims at analysing damage and evaluating costs related to coastal flooding on residential buildings. The study is based on insurance data from two recent storm events, which caused coastal flooding in the Brittany and Atlantic regions in France: the storms Johanna (March 2008) and Xynthia (February 2010).At first, the analysis of insurance indemnities and loss adjustment data, in connection with hazard parameters, and exposed assets characteristics, allowed a better understanding of the different types of damage and costs observed. At the same time, hazard models were carried out at a regional level, in order to identify meteorological forcing indicators, and at a local level, in order to link damages to the associated physical flooding processes on the studied sites. The characterization of the asset’s vulnerability and values (construction costs) was conducted using different parameters from national databases (INSEE and IGN) and field survey.In a second step, empirical cost-assessment models were built on the basis of the data analysed, using univariate (damage functions) and multivariate statistical approaches. This study is the first attempt in France to elaborate models for the prediction of damage costs linked to coastal flooding on housing. The contribution of insurance data to the implementation of such models is discussed, and recommendations and research perspectives are expressed, in order to make the models operational and to increase their capacity to predict future catastrophic events costs.