Les barres sableuses pré-littorales ont un rôle fondamental en morphodynamique des plages soumises à l’action des vagues. Le déséquilibre permanent entre les flux sédimentaires induits vers laplage par les non linéarités des vagues et ceux induits vers le large par le courant de retour gouverne lamigration transversale des barres. Dans cette thèse, un nouveau modèle morphodynamique de profilde plage intégrant l’état de l’art des processus hydro-sédimentaires a été développé. Le faible coûten temps de calcul de ce modèle permet de réaliser des simulations à long terme, O(mois/années),de la morphologie de plages réelles ayant des caractéristiques variées (pente, type de déferlement,granularité). La simulation sur plusieurs jeux de données, de plages réelles et expérimentales, a permisd’identifier la contribution respective des principaux processus hydro-sedimentaires dans la dynamiquede la plage suivant les conditions de houle (e.g. Tempête, temps calme). Ces avancées scientifiques ontété intégrées à un modèle 2DH, ce qui a notamment permis de simuler pour la première fois sur des casacadémiques la formation d’une barre sableuse rectiligne à partir d’une plage parfaitement plane, suiviedu développement de corps sableux tridimensionnels. Ces résultats ouvrent la voie vers l’applicationde ce type de modèle aux plages naturelles soumises à une large variabilité de régimes de houle. / Sandbars are ubiquitous patterns along wave-dominated sandy coastlines and are key elementsin the global evolution of beaches. Cross-shore sandbar migrations are the result of the permanentimbalance between sediment flux driven by wave non-linearity and mean return current. In this thesis,we developed a new process-based beach profile model integrating the recent scientific advancesin term of hydrodynamics and sediment transport developed for beach morphodynamics. The lowcomputing time allows for long-term morphodynamic simulations (O months/years) of natural beachprofiles of diverse characteristics (beach slope, sediment grain size or type of wave breaking). Modelvalidations on several data sets, encompassing natural and experimental beach profile evolutions,highlight the respective contribution of the main hydrodynamic and sediment transport processesinvolved in specific cross-shore sandbar evolution relative to various wave conditions. Finally, all thecross-shore physical processes were integrated in a 2DH morphodynamic model, resulting for the firsttime in the simulation of a quasi-complete down state sequence showing alongshore bar generationwith subsequent spontaneous formation of transverse bar and rip morphology. These very encouragingresults pave the way for using this model to simulate 3-Dimensional evolutions of natural beachesforced by irregular wave conditions

Le modèle numérique de circulation quasi-tridimensionnel SHORECIRC, initialement prévu pour fonctionner sur des bathymétries simples, a été modifié afin de pouvoir prendre en compte les caractéristiques complexes des bathymétries réalistes de la zone littorale : trait de côte irrégulier et présence d'objets émergés. Les modifications apportées ont ´été validées par comparaison avec des résultats d'autres modèles numériques et avec des données mesurées sur plusieurs configurations. Enfin, le modèle modifié a été appliqué à l'étude de la dynamique de la circulation sur une plage sableuse à barres en festons (Plage de Leucate, Languedoc-Roussillon, FR).

La plupart des côtes de la Terre reculent et 80% sont rocheuses. La prévision du recul des falaises littorales est primordiale afin d'anticiper les risques futurs pour les aménagements littoraux. Cependant, la compréhension de ce recul est difficile car de nombreux paramètres le contrôlent. Des expériences en canal à houle de petite échelle ont été effectuées où nous avons mis en place un massif de sable humide soumis à l'attaque des vagues par sapement. Le but est de comprendre comment l'effet des vagues contrôle l'érosion des falaises. La technique de mesure par ombroscopie a été employée et nous a permis de détecter la surface du sable et la surface libre en fonction du temps. Nous avons ainsi analysé l'influence du forçage des vagues (F, ξ) (où F est le flux d'énergie des vagues incidentes au large et ξ est le paramètre de similitude de "surf") sur la vitesse de recul de la falaise et sur la profondeur des évènements d'effondrement. La vitesse de recul de la falaise augmente linéairement avec le flux d'énergie F. Les débris de falaise érodés changent la morphologie du fond, les types de morphologie du fond dépendent fortement du paramètre de similitude de "surf" au déferlement, ou encore du paramètre de Dean Ω. Des profils du fond instationnaires présentant une oscillation auto-entretenue de la barre sédimentaire ont été observés. Nous avons de plus étudié l'effet de la granulométrie du sable utilisé : pour un sable plus fin, la falaise est plus cohésive et s'effondre au cours d'évènements de plus grande ampleur. Etonnamment, le recul de la falaise est plus important pour du sable fin. Ceci est probablement dû à une modification de la morphologie du fond conduisant à une dissipation de l'énergie des vagues moins importante. Le volume de sable injecté dans le système a finalement été quantifié, la barre sédimentaire a d'abord été prélevée périodiquement et il a été observé que la vitesse de recul de la falaise vr est constante. Puis, la hauteur de falaise a été modifiée, le recul des falaises est plus important pour des petites falaises. Il semblerait que l'instationnarité d'un profil du fond se déclenche à partir d'un volume seuil de sable érodé.

Ce mémoire sur l'évolution des littoraux sableux de la Mauritanie à la Guinée-Bissau est le fruit d'une recherche doctorale menée dans le cadre du projet «Bilan prospectif des changements à long terme de l'environnement côtier d'Afrique de l'Ouest», composante recherche du Programme Régional de Conservation des Zones Côtières et Marines en Afrique de l'Ouest (PRCM). Il s'envisageait à deux échelles spatiales (régionale et locale) et avait pour objectif de mettre en évidence et de mesurer les phénomènes d'érosion et d'accumulation intervenus depuis plusieurs décennies sur les côtes sableuses de la Mauritanie à la Guinée-Bissau. A l'échelle régionale, la superposition des lignes instantanées de rivage ou des limites de végétation extraites d'images Landsat multidates par équidensitométrie ou par classification avec l'ISODATA indique en dépit d'une érosion ponctuelle, une tendance à la progradation des formes très mobiles telles que les pointes des flèches, des petites îles et cordons sableux isolant des mangroves dans les systèmes estuariens du Sénégal à la Guinée-Bissau. L'analyse locale porte sur quatre sites répartis sur le littoral sénégalo-mauritanien (Nouakchott, Ndiago – Saint-Louis, Bargny – Yène-sur-mer, Mbour – Pointe Sarène) et s'étendant sur 67 km environ. Fondée essentiellement sur le traitement numérique et l'interprétation d'images aériennes au sein d'un SIG, l'étude de l'évolution spatio-temporelle de la position des marqueurs sélectionnés comme traits de côte (ligne de pleines mers ou limite supérieure de la plage) révèle une érosion sur 47 km (70 %) de côte et une progradation sur 20 km (30 %).

Cette thèse a deux objectifs principaux: (i) la reconstruction de l'évolution des plaines côtières autour des baies de Chabahar et de Pozm et (ii) L'évaluation des risques côtiers (tsunamis et tempêtes extrêmes) par l'étude des dépôts de haute énergie. Vastes plaines côtières et paleo-rivages protégées par des terrasses marines soulevées sont présents autour des baies de Chabahar et Pozm. Nous avons mise en évidence des changements du niveau marin relatif le long de quatre profils. L'architecture interne des paleo-rivages a été imagée en utilisant le géoradar (GPR). Des analyses sédimentologiques et stratigraphiques des séquences côtières ont été examinées par carottages et tranchées. Les paleo-rivages sont datées entre 4800 et 270 ans BP à des distances respectives de 5 km et de 670 m du rivage actuel. La position spatiale des paléo-rivages montre une chute du niveau relatif de la mer de 15 m au cours des 4800 derniers années. Nous insistons aussi sur le rôle de contrôle des structures géologiques. Les dépôts d'événements (tsunami et tempêtes) ont été étudiés en contexte de côte meuble par Les sédiments sableux et coquilliers d'origine marine, et sur les côtes rocheuses par les dépôt des blocs déplacés. Nous avons appliqué des modèles hydrologiques pour évaluer et comparer la hauteur des vagues et la distance d'inondation. Nos résultats montrent qu'aucun événement de tempête, connu ou potentiel, n'est capable de transporter les blocs observés. Des vagues de tsunamis de l'ordre de 4 m de hauteur sont suffisantes pour transporter les blocs. La côte de Makran a enregistré des indices de paléo-tsunamis probablement générés par de grands séismes dans la zone de subduction. / In this thesis we have two main goals: (i) to reconstruct the Holocene coastal evolution and relative sea-level changes using strandplains around the Chabahar and Pozm bays; and (ii) to evaluate coastal hazards (tsunami and extreme storms) along the Iranian coast of Makran using high-energy deposits. Since the mid-Holocene, the shoreline rimming the bays of Chabahar and Pozm has prograded ~5 km and formed extensive strandplains. We documented relative sea-level changes along four coast-normal profiles. Internal architecture of strandplain imaged using Ground Penetrating Radar (GPR). The sedimentology and stratigraphy of the coastal sequence were studied by coring and trenching. The highest paleo-coastline is located about 5 km inland and stands approximately 15 m above present sea level. Paleo-shorelines date back between 4800 and 270 years BP at respective distances of 5 km to 670 m from the active shoreline. The spatial position of the palaeo-coastlines demonstrates a fall in local sea level of around 15 m during the last ~4800 years. Event deposits attesting to high-energy waves have been studied in low-lying coast by study of Over-washed sandy and shelly marine sediment and on the rocky shore by study of displaced boulder deposits. We applied hydrologic models to estimate the height and inundation distance of exceptional waves. Our results demonstrate that no known or probable storm is capable of detaching and transporting the boulders. Tsunami waves 4 m in height are enough to transport the boulders. We conclude the Makran coast has archived evidence of palaeo-tsunami events generated in the Makran subduction zone.

Au début du 20ème siècle, l'étang de Berre était occupée par de larges prairies sous-marines de Zostera qui ont fortement réduit sous l'impact des pollutions et arrivées massives d'eau douce par le canal EDF. Pollutions et arrivées d'eaux ont beaucoup réduit mais les herbiers ne s'étendent pas vers le large. Cette thèse a donc pour but d'analyser les interactions entre les herbiers sous-marins de l'étang de Berre basé sur l'hypothèse que la dynamique hydro-sédimentaire peut jouer un rôle dans le maintien des herbiers à l'état relique. Dans cette lagune, le vent conditionne l'hydrodynamisme en générant des vagues de vent et des courants.L'atténuation des vagues par l'herbier est en lien avec la hauteur des vagues (dépendant de la vitesse du vent, la longueur de fetch et des effets de réfraction lié à la morphologie de la anse) et est modulée par la biométrie de l'herbier, le niveau d'eau ou la présence de courants. Alors qu'au dessus de l'herbier, les courants sont rapides et fortement influencés par le vent et les vagues de vent, une couche de transition eau-canopée permet la dissipation de l'énergie des vagues et des courants. Dans la canopée, les courants sont très atténués grâce à la présence de l'herbier. L'herbier apparaît comme un élément important de la dynamique sédimentaire car il peut, par sa simple présence, réduire l'hydrodynamisme et modifier l'évolution du fond dans et en arrière de l'herbier et protéger la plage. Le niveau de récurrence de vents forts semble contrôler les évolutions sédimentaires.Les fortes interactions de l'herbier avec la dynamique hydro-sédimentaire laissent penser qu'elle pourrait limiter leur extension dans des zones plus exposées. / Berre lagoon was occupied by extensive meadows at the turn of the 20th century which regressed down under the impact of urban and industrial pollution and inflow of the EDF canal. Even though freshwater inputs and pollutions were drastically reduced respectively in the 1980s and 1990s, meadows have not significantly gained ground. This thesis aims at analysing the interactions between seagrass meadows of Berre lagoon, hydrodynamics and sedimentary processes, based on the postulate that these mechanisms are important in the maintenance of the meadows in their present dispersed form. In the lagoon, winds constitute the dominant influence on hydrodynamics in the lagoon by generating wind waves and currents. Wave attenuation is linked to wave height, which is, in turn, dependent on wind intensity and fetch length and modified by the bay morphology. Wave attenuation is also modulated by meadow biometry, and by water levels and currents.Whereas currents are strong and strongly influenced by wind and wind waves above the meadow, a transition canopy-water layer dissipates waves and currents. In the canopy, currents are thus attenuated.The meadow is not just a passive element in the overall sediment dynamics since it reduces energy and thus modifies substrate changes within and in the back of the meadow, thus protecting the shoreline. However, it is the recurrence of strong wind that seems to drive sedimentary changes. The strong interactions between the meadow and the hydrodynamic and sedimentary processes could limit the extension of the meadow in areas more exposed to waves.

Ce travail de thèse a porté sur l’étude de littoraux sous l’influence de deux grands deltas, l’Amazone et le Mékong, avec un focus sur les plages et cheniers de Guyane intégrant le système de dispersion vaseuse de l’Amazone, et sur les liens entre la déstabilisation du littoral du delta du Mékong et les changements morpho-bathymétriques des chenaux deltaïques sous influence anthropique croissante. L’étude de la plage de Montjoly en Guyane a été conduite en combinant une approche innovante de photogrammétrie aéroportée SfM (Structure from Motion), des mesures hydrodynamiques, bathymétriques, et la modélisation de la propagation des houles à travers cette bathymétrie. Les résultats obtenus montrent le potentiel considérable de la technique de photogrammétrie SfM pour l’étude géomorphologique des plages, et confirment un modèle de rotation de la plage sous l'influence de banc de vase. Le suivi du second site d’étude, un chenier en recul sur un ancien polder rizicole vaseux, au travers d'une analyse multi décennale d’images satellites et des mesures de terrain, a démontré très finement les taux (atteignant 160 m par an) et mécanismes de recul du substrat vaseux en lien avec sa rhéologie.L’analyse de l'évolution de la bathymétrie des chenaux deltaïques du Mékong sur une décennie (1998 et 2008), conduite à travers une méthode sous SIG, a permis de quantifier une perte nette de 200 millions de m3 de sédiments et un approfondissement de chenaux ne relevant pas de processus naturels mais d'extraction de granulats.Ces prélèvements importants de sédiments ont des répercussions importantes sur les apports de sédiments au littoral du delta qui montre des taux d’érosion importants. / This thesis is a geomorphic study of two separate sites associated with two large deltas: the Amazon and the Mekong, with a focus on a beach and chenier in French Guiana integrated into the mud dispersal system of the Amazon, and on the links between destabilization of the Mekong delta shoreline and morpho-bathymetric changes in the deltaic channels under increasing human influence.The study of Montjoly beach in French Guiana was carried out using a combination of an innovative approach in SfM (Structure from Motion) airborne photogrammetry, hydrodynamic and bathymetric measurements, and wave propagation modelling over the nearshore bathymetry. The results show the strong potential of SfM photogrammetry in high-resolution morphometric and sediment budget surveys of sandy beach, and confirm a previously proposed model of beach rotation under mud-bank influence.The second field site in French Guiana, a retreating chenier over a muddy abandoned polder formerly a rice fields, work based on a multi-decadal analysis of satellite images combined with short-term field topographic and hydrodynamic measurements highlighted high rates of chenier migration (up to 160 m a year) and retreat mechanisms over the muddy substrate due to its rheology.A GIS-based analysis of bathymetric changes in the deltaic channels of the Mekong over a 10-year period (1998 to 2008) enabled the quantification of a net loss of 200 million m3 of sediments and an increase in the mean depth of the channels, which appears as unnatural and due to sand mining.These important sediment extractions have serious repercussions on sediment supply to the Mekong delta coast, which shows important rates of erosion.

Dans les petites îles en développement soumises à de fortes pressions humaines, comme l'archipel des Comores, les usages qui favorisent l'érosion côtière sont un facteur aggravant de vulnérabilité du littoral face au changement climatique et à l'élévation du niveau de la mer. À Anjouan, les profils topographiques des plages et la construction de géoindicateurs paysagers montrent qu'une grande partie du littoral meuble est très érodée, notamment dans les zones de forte pression anthropique où les plages sont soumises à l'extraction de sédiments. Il en résulte des impacts négatifs dans l'économie, la société et l'environnement de l'île, notamment une dégradation généralisée des services écosystémiques sur lesquels les pouvoirs publics pourraient s'appuyer pour amorcer le développement d'Anjouan. Pour réduire la vulnérabilité du trait de côte à l'érosion, des murs sont construits avec le soutien financier des partenaires internationaux et régionaux, au risque d'accentuer encore plus la dégradation du littoral. Les usagers des plages considèrent que les causes de l'érosion sont plus à rechercher dans l'action de l'homme que dans celle de nature et demandent des mesures socio-économiques pour réduire les dégradations d'origine anthropique. Cette étude montre que toute politique de GIZC à Anjouan comme ailleurs aux Comores ne sera efficace que si les personnes chargées de sa mise en œuvre tiennent compte des réalités locales et des perceptions des usagers du littoral. / In the context of climate change and sea level rising, the activities of coastal communities can increase the vulnerability of the seashore to coastal erosion particularly in small developing islands as Anjouan in the Comoros archipelago where the human density on the coast is quite heavy. This thesis focuses on sandy beaches, studied as a system. The monitoring of topographic profiles of beaches and landscaped geoindicators show that a large part of the sandy coast of Anjouan is very degraded and eroded. The erosion is mainly localized to areas of high human pressure, including beaches subjected to the extraction of sediments . Combined with natural hazards, the erosion due to human activities generates serious damages for the economy, society and environment of Anjouan, including the degradation of ecosystem services on which the government could draw to initiate the development of the island . To reduce the vulnerability of the coastline to erosion, walls are built with the financial support of international and regional bodies, but they are inefficient and the risk of coastal degradation is even greater. For beach users, causes erosion are to be found in the work of the man and not in nature. Minimizing this risk requires socio-economic measures to reduce anthropogenic degradations. This study shows that a policy of ICZM in Anjouan in the Comoros and elsewhere will only be effective if those responsible for its implementation take into account local realities and perceptions of coastal users.

L’objectif de cette thèse est la détermination des causes du phénomène d'érosion marine, et la production de propositions d'orientation pour la protection de la plage de l’Almanarre. L'étude commence par la collecte et l'analyse de toutes les données disponibles, pour trouver des règles d’évolution du tombolo de Giens. Puis, le logiciel de modélisation MIKE a été appliqué pour confirmer l'hypothèse et à obtenir une meilleure connaissance de la dynamique à l’œuvre au tombolo Ouest. Ensuite, nous avons couplé des facteurs simultanément : les houles, les courants côtiers, et les transports des sédiments pour les différents régimes de houle et de vent dans MIKE 21. Enfin, la possibilité de stabiliser le tombolo Ouest est discutée pour donner des suggestions sur les choix de solutions adaptées. / The objective of this thesis is the determination of the causes of sea erosion phenomenon, and the production of policy proposals for the protection of the beach. The study begins with the collection and analysis of all available data, to find evolution rules of tombolo of Giens. Which aims to explain how the hydrodynamic processes and sediment transport occur. Then MIKE modeling software was applied to confirm the hypothesis and get a better understanding of the dynamics at work in the Western tombolo. Then, we coupled factors simultaneously: waves, coastal currents and sediment transport for different regimes of wave and wind in MIKE 21. Finally, the possibility of stabilizing the Western tombolo is discussed to give suggestions on the choice of solutions.

Dans les réseaux de capteurs urbains, les nœuds émettent des signaux en utilisant plusieurs protocoles de communication qui coexistent. Ces protocoles étant en évolution permanente, une approche orientée radio logicielle semble être la meilleure manière d’intégrer tous les protocoles sur la passerelle collectant les données. Tous les signaux sont donc numérisés en une fois. La grande plage dynamique des signaux reçus est alors le principal problème : ceux-ci peuvent être reçus avec une puissance très variable selon les conditions de propagation. Dans le cas d’une réception simultanée, le Convertisseur Analogique-Numérique (CAN) doit être capable d’absorber une telle dynamique. Une première étude est menée afin d’établir les caractéristiques requises du CAN sur une passerelle d’un tel réseau de capteurs. La résolution minimale de 21 bits obtenue s’avérant trop importante pour être atteinte au vu de l’état de l’art actuel, deux approches différentes sont explorées pour réduire la plage dynamique des signaux avant la numérisation. La première approche s’appuie sur la technique du companding. Des lois de compression connues sont explorées afin d’étudier leur viabilité dans le cas de la numérisation de signaux multiples, et deux nouvelles implémentations sont proposées pour la plus performante d’entre elles. La deuxième technique proposée consiste en une nouvelle architecture de réception utilisant deux voies de réception. La première d’entre elles est dédiée au signal le plus fort sur la bande : celui-ci est démodulé et sa fréquence d’émission est mesurée. À partir de cette mesure, la seconde branche est reconfigurée de manière à atténuer ce signal fort, en réduisant ainsi la plage dynamique. Les autres signaux sont ensuite numérisés sur cette branche avec une résolution du CAN réduite. Cette deuxième approche semblant plus prometteuse, elle est testée en expérimentation. Sa viabilité est démontrée avec des scénarios de réception de signaux prédéfinis représentant les pires cas possibles. / In this thesis, a receiver architecture for a gateway in a urban sensors network was designed. To embed the multiple protocols coexisting in this environment, the best approach seems to use a reconfigurable architecture, following the scheme of the Software-Defined Radio (SDR). All the received signals should be digitized at once by the Analog-to-Digital Converter (ADC) in order to sustain the reconfigurability of the architecture: then all the signal processing will be able to be digitally performed. The main complication comes from the heterogeneity of the propagation conditions: from the urban environment and from the diversity of the covered applications, the signals can be received on the gateway with widely varying powers. Then the gateway must be able to deal with the high dynamic range of these signals. This constraint applies strongly on the ADC whose resolution usually depends on the reachable digitized frequency band. A first study is led to evaluate the required ADC resolution to cope with the dynamic range. For this the dynamic range of the signals is first evaluated, then the required resolution to digitize the signals is found theoretically and with simulations. For a 100~dB power ratio between strong and weak signals, we showed that the ADC resolution needed 21 bits which is far too high to be reached with existing ADCs. Two different approaches are explored to reduce analogically the signals' dynamic range. The first one uses the companding technique, this technique being commonly used in analog dynamic range reduction in practice (\emph{e.g.} in audio signals acquisition), its relevance in multiple signal digitization is studied. Three existing compression laws are explored and two implementations are proposed for the most efficient of them. The feasibility of these implementations is also discussed. In the second approach we propose to use a two-antennas receiver architecture to decrease the dynamic range. In this architecture two digitization paths are employed: the first one digitizes only the strongest signal on the band. Using the information we get on this signal we reconfigure the second branch of the architecture in order to attenuate the strong signal. The dynamic range being reduced, the signals can be digitized with an ADC with a lower resolution. We show in this work that the ADC resolution can de decreased from 21 to 16 bits using this receiver architecture. Finally, the promising two-antennas architecture is tested in experimentation to demonstrate its efficiency with dynamic signals (\emph{i.e.} with appearing and disappearing signals).