Le double tombolo de Giens, situé dans la ville de Hyères, dans le sud-est de la France, est une formation géomorphologique unique et rare dans le monde, qui relie l'île de Giens au continent. Il a été principalement formé en raison de la diffraction d'onde et de la réfraction par les îles. Il se compose de deux parties : la branche ouest (plage de l'Almanarre) directement en face du golfe de Giens et la branche orientale située sur la côte ouest de la baie d'Hyères. Ces parties sont séparées par l'étang salé des Pesquiers. La partie orientale du tombolo de Giens s'étend sur plus de dix kilomètres de l'embouchure de la rivière Gapeau au nord jusqu'à la plage de La Badine au sud. Les plages le long du tombolo oriental, en particulier les plages de Ceinturon et de Bona, sont sujettes à l'érosion et au rétrécissement en raison de causes naturelles et d'interférences humaines, mais les interventions anthropiques dominent.Afin d'atténuer ou d'empêcher l'érosion côtière, diverses structures côtières ont été utilisées le long du tombolo oriental de Giens. Elles ne peuvent résoudre l'érosion locale que dans certains cas, mais peuvent aussi engendrer des effets indésirables. Les structures côtières qui interfèrent avec le transport des sédiments le long des côtes, non seulement entraînent un déficit de sédiments et l'érosion dans la dérive en aval, mais aussi effacent le paysage environnant des plages.Les principaux objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre les processus physiques sous-jacents à la morpho-dynamique et d'anticiper l'évolution future du tombolo oriental de Giens en réponse aux différentes actions et interventions le long de la côte. La mesure structurelle la plus appropriée a été proposée non seulement pour protéger les plages de Ceinturon et Bona et pour stabiliser le rivage à long terme, mais aussi pour maintenir l'accessibilité ou l'esthétique des plages. Les modèles numériques MIKE 21 et LITPACK de DHI sont utilisés pour atteindre ces objectifs. L'évolution historique et future à long terme du rivage est également évaluée et prédite en utilisant la combinaison de techniques de télédétection, de système d'information géographique (SIG) et de régression linéaire. Ces modèles numériques ont été testés de manière satisfaisante sur des données historiques disponibles, car ils pouvaient reproduire l'hydrodynamique observée et l'évolution côtière.En particulier, une nouvelle approche suggérée pour simuler la présence de posidonies et divers types de fonds marins est présentée dans ce travail. Les résultats numériques interprètent le rôle ainsi que l'impact du changement de vent, la variation saisonnière, les événements extrêmes, les herbiers de posidonies, l'élévation du niveau de la mer et le ré-ensablement de la plage sur l'évolution morphologique du tombolo oriental de Giens. De plus, les résultats obtenus démontrent que les digues sous-marines jouent un rôle très important dans la protection des plages de Ceinturon et Bona, elles permettent de réduire efficacement la hauteur des vagues, la vitesse du courant et le transport des sédiments ainsi que contrecarrer le retrait du rivage dans toutes les conditions des vagues, à l'exception des tempêtes semi-centenaires et centennales pour lesquelles une certaine érosion persiste. Combinées à des ré-ensablements périodiques mais limités en espace et en temps, elles semblent constituer le meilleur compromis de protection à moyen et long terme. / The double tombolo of Giens, located in the town of Hyères, South East of France, is a unique and rare geomorphological formation in the world, which links Giens Island to the continent. It was mainly formed due to the wave diffraction and refraction by the islands. It consists of two parts: the western branch (Almanarre beach) directly facing the Gulf of Giens and the eastern branch lying on the western coast of Hyères bay. These parts are distinctly separated by the salt pond of Pesquiers. The eastern part of Giens tombolo extends over more than ten kilometers from the mouth of Gapeau river in the north to La Badine beach in the south. The beaches along the eastern tombolo, especially Ceinturon and Bona beaches are subject to beach erosion and beach narrowing due to both natural causes and human interference, but anthropogenic interventions are still dominant. In order to mitigate or prevent coastal erosion, various coastal structures have been used along the eastern Giens tombolo. They can only solve local erosion in some cases, but may also trigger some undesirable effects as well as disadvantages. Even the shore-normal structures that interfere with longshore sediment transport, not only result in the deficit of sediment and erosion in the downstream drift, but also blot out surrounding landscape of the beaches.The main objectives of this study was to better understand the physical processes underlying the morphodynamics, and also anticipate future evolution of the eastern Giens tombolo in response to different actions and interventions taking place along the coast. Thereof, the submerged breakwater (SBW) was proposed to not only protect the Ceinturon and Bona beaches and stabilize the shoreline in the long term, but also maintain beach amenity or aesthetics. DHI’s MIKE 21 and LITPACK numerical models are used in order to achieve these above-mentioned objectives. Additionally, the historical and future medium-term shoreline evolution along the eastern Giens tombolo is also evaluated and predicted by using the combination of remote sensing, geographic information system (GIS) techniques coupled with the Digital Shoreline Analysis System (DSAS) along with linear regression method. These numerical models were satisfactorily tested available historical data, as they could reproduce the observed hydrodynamics and coastal evolution. Especially, a novel approach suggested to simulate the presence of Posidonia seagrass and various types of seabed is presented in this work. The numerical results interpret the role as well as impact of wind change, seasonal variation, extreme events, Posidonia seagrass, sea level rise, and beach nourishment on the morphological evolution of the eastern Giens tombolo. Moreover, the results obtained strongly demonstrate that the SBWs play a very important in protecting Ceinturon and Bona beaches to a certain degree, viz. effectively reducing the nearshore wave heights, current speed and sediment transport as well as counteracting the retreat of the shoreline under the wave conditions apart from the semi-centennial and centennial storms.

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.

La découverte d'un grand nombre de vestiges archéologiques immergés, à proximité de la ville actuelle d'Alexandrie, a rendu nécessaire un travail pluridisciplinaire sur les variations relatives du niveau de la mer et la mobilité des paysages côtiers au cours des temps antiques. Une double approche à été suivie : des prospections sous-marines en scaphandre autonome et trois campagnes de carottages. Ce travail a permis de reconstituer l'évolution géomorphologique du littoral d'Alexandrie depuis 6000 ans. La morphogenèse d'un tombolo reliant l'île de Pharos au continent a été étudiée ainsi que le comblement progressif des baies orientales et occidentales. A partir de la fin du IVe s. ap. J.-C., la fondation d'Alexandrie provoque une artificialisation du littoral. L'Heptastade est construit sur le sommet du tombolo. L'aménagement de cette chaussée est à l'origine de deux vastes complexes portuaires. La rade principale, la mieux protégée, occupe la baie située à l'est de l'Heptastade. Plusieurs carottages ont été implantés dans des bassins portuaires antiques. Ces derniers constituent d'excellents pièges à particules qui ont permis de reconstituer l'évolution paléoenvironnementale du littoral et de mettre en évidence la mobilité du trait de côte. Les sédiments qui façonnent le tombolo et colmatent les ports ont une origine nilotique. L'étude des sources sédimentaires a été traitée en utilisant la minéralogie des argiles et les signaux isotopiques en Néodyme et Strontium. Enfin, plusieurs indices témoignent d'une présence des sociétés humaines sur ce littoral antérieure à la fondation de la ville par les grecs. Deux traceurs de l'anthropisation ont été utilisés. Les spectres polliniques montrent une arrivée des céréales avant le IVe av. J.-C. Le signal géochimique en plomb indique des activités métallurgiques dès 2600 av. J.-C.

Ultra-high-resolution subsurface stratigraphy mapped from 3D ground-penetrating radar (GPR) can provide insights into the fine-scale heterogeneity of reservoirs and other geologic features. Analog models derived from 3D GPR aid in understanding reservoir compartmentalization that may be sub-seismic but still affect fluid flow. We integrate 2D profiles and 3D GPR volumes with measured stratigraphic sections from outcrop exposure to characterize the fine-scale stratigraphy of an ancient Lake Bonneville shoreline deposit (locally, circa 20 ka based on carbon-14 dating) in the Great Basin (northwestern Utah). The heterogeneity of the deposit is expressed as multiple discordant patterns, separated by unconformities that likely were influenced by fluctuating lake levels on the lake margin. Although the study site is only ~8,000 square meters in area, the detailed stratigraphic relationships can be scaled up to inform the characterization of larger sedimentary deposits with economic reservoir potential. The sands, gravels, and marls composing the stratigraphy were deposited during the transgressive phase of the pluvial lake, which preserved shoreline features such as spits and barrier bars. We interpret our site as a spit that extended out into the Pleistocene lake, at times connecting to a nearby persistently subaerially exposed island to form a tombolo. The deposited strata are well-exposed in a fortuitously located gravel quarry. The site provides an excellent natural laboratory for detailed 3D imaging due to the mostly flat ground surface (the quarry floor), low-clay, low-salinity, and low-moisture content of the site. The GPR data were acquired with a 200-MHz antenna (for 2D profiles) and a 400-MHz antenna (for 3D volumes). For the latter, the line spacing was about 0.3 meters with a trace spacing of 2.5 cm. The GPR dataset offers high-resolution images of clinoform sequence stratigraphy down to about 3 meters below the surface of the quarry. The vertical resolution (Rayleigh criterion) of the data is about 6 cm (for 3D volumes) and 13 cm (for 2D profiles). Migration collapsed diffractions and re-positioned dipping reflectors correctly. Deconvolution suppressed multiple reflections and tightened the waveforms. Using petroleum industry mapping software, amplitudes were binned into voxels to create precise 3D volumes, which facilitated more accurate geometrical interpretation (e.g., true dip direction of reflectors). Facies associations from stratigraphic sections measured just above the GPR acquisition level (quarry floor) help to describe and reconstruct the depositional history of the spit. The lithologic interpretation of the GPR reflectors is constrained by the correlation (or extrapolation) of the measured sections to the subsurface data volumes. Reflectivity is controlled by variations in porosity and matrix content (e.g., quartz vs. clays vs. calcite). Our study furnishes a model of transgressive deposits in a lacustrine environment and an analog for clastic sediments deposited on a larger scale in such environments.