Cette thèse a pour but d'améliorer la compréhension des interconnexions entre les processus hydro-sédimentaires et l'évolution morphologique du littoral guyanais, formés à partir des énormes apports sédimentaires amazoniens. Elle s'appuie sur trois échelles spatiales : la côte des Guyanes, le banc de vase et la vasière. L'amortissement des houles à la côte ainsi que les processus de migration des bancs ont été étudiée à l'échelle de la côte des Guyanes. Ce travail apporte une vision structurelle des zones subtidales des bancs et met aussi en évidence les différents processus et forçages (houle, courant) responsables du transport sédimentaire, en fonction de la bathymétrie (> 5 m et < 5 m). L'évolution morphologique du banc de Kourou et des surfaces de mangrove côtières associées, ont aussi été étudiées. Un lien a ainsi été exposé entre, l'implantation des palétuviers, les régimes de courant et la topographie de la vasière. Cette relation a permis d'aborder l'aspect prédictif de l'expansion des surfaces de mangrove côtière. À l'échelle de la vasière, les zones intertidales sont divisibles en deux secteurs géographiques avec des dynamiques sédimentaires bien distinctes : le front de mer et les zones internes. La morphologie des vasières est abordée, tout comme les processus sédimentaires ayant lieu au niveau de la zone interne. Une méthode de reconstitution des apports sédimentaires de la zone interne est aussi proposée. Cette étude souligne l'importance des interactions entre les sédiments cohésifs et la houle, qui modèlent la morphologie du littoral. Les influences des forçages hydrométéorologiques sur la morphodynamique des bancs de vase et l'évolution du trit de côte sont soumises à discussion. / The aim of this work is to improve the knowledge of the interconnections between hydro-sedimentary processes and Guianese's coastal morphology evolution, formed by the sedimentary Amazon discharge. This subject follows three spatial scales : the Guianese's Coast, the mud bank and the mudflat. Coastal waves damping by mud and migration process have been studied at the Guianese's Coastal scale. This study also gives a structural vision of subtidal part of banks and highlights the various processes and hydrodynamics conditions needed for sedimentary transport, for two bathymetric areas (> 5 m and < 5 m depth). The morphological evolution of Kourou's mud bank and the associated surfaces of coastal mangrove are also analysed. A link between mangrove colonisation, currents and the mudflat topography is highlighted. This relation allows a discussion about predictive aspect of the mud banks colonisation by mangrove. At the mudflat scale, intertidal part is divided in two areas with different sedimentary dynamic processes : sea front and internals zones. The morphologycal structure and the sedimentary processes of internals zones are analysed. An historical reconstitution method of sedimentary supplies is also proposed. This study underlines morphological coastal changes sensitivity to hydro meteorological forcing and interactions between cohesive sediment and swells which seems to lead the morphological coastal evolution.

Ce travail porte sur l’étude de l’évolution morphologique dans la zone de swash à haute résolution spatiale et temporelle afin de pouvoir analyser l’influence de la houle. Cette étude s’appuie sur deux campagnes de mesures menées dans le grand canal à houle CIEM (Barcelone), l’une avec application d’un forçage aléatoire érosif de type JONSWAP et l’autre avec application d’une série de forçages bichromatiques. L’originalité de l’étude proposée ici consiste en l’analyse, par une méthode de stéréoscopie optique, de l’évolution du fond avec une excellente précision tout en quantifiant précisément l’évolution des fronts d’eau sur une surface continue, la majorité des techniques de mesure ne donnant en général accès qu’à des relevés ponctuels dans cette zone. La position du lit de sable est estimée avec une précision de quelques centaines de μm. Sur des temps longs, le forçage JONSWAP érosif engendre un recul global et quasi-homogène dans la zone de swash. Cependant, cette évolution ne semble pas influencer la réponse hydrodynamique qui reste similaire dans la zone de swash lorsque l’on répète la série. Ceci a été confirmé dans le cas des forçages bichromatiques, répétés sur des fonds différents. Au sein d’une série d’un forçage aléatoire, différentes échelles de temps sont observées : l’échelle gravitaire (période caractéristique du signal) et les ondes infragravitaires (large gamme d’événements plus longs). Cette coexistence de plusieurs échelles de temps a pu être associée à la forte variabilité du profil de plage, notamment dans la direction cross-shore. Le cas bichromatique montre quant à lui une convergence du profil de plage vers un état qui ne dépendrait que du forçage en entrée. L’interaction d’une seule onde infragravitaire avec l’onde gravitaire ne peut donc pas être responsable de la variabilité du fond observée avec le forçage aléatoire. En revanche, cette étude semble confirmer la présence d’événements particuliers à l’origine d’une forte modification du fond sableux. Le lien entre ces événements et l’interaction entre des événements hydrodynamiques spécifiques et la forme du fond n’est pas encore complètement établi. Enfin, pour le forçage aléatoire la variabilité transverse induite par les ondes courtes est forte alors qu’elle semble plus faible à l’échelle de l’onde longue. Pour le forçage bichromatique, cette variabilité transverse a également pu être observée mais son lien avec le forçage reste encore à élucider. / This study investigates the morphological evolution in the swash zone at high spatial and temporal resolution to be able to analyze the swell influence. The study is here based on two measurement campaigns in the large CIEM wave flume (Barcelona), using both a random erosive JONSWAP and bichromatics forcing. The originality of the proposed study lies on analysis, by an optical stereoscopic method, of bottom evolution with a very good precision while getting an accurate quantification of water fronts evolution on a continuous area, most of the measurement techniques generally allowing only to obtain punctual measurements in this area. The sand bed position is estimated with an accuracy of a few hundred μm. Over long periods, erosive JONSWAP forcing generates an overall and almost homogeneous backward movement in the swash area. However, this trend does not appear to influence the hydrodynamics response that remains similar in the swash area when the series is repeated. This was confirmed in the bichromatic forcings case, repeated on different bottoms. During a random forcing series, different time scales are observed : the gravity scale (characteristic period of the signal) and infragravity waves (wide range of longer events). This coexistence of several time scales could be associated with the observation of a strong variability of the beach profile, especially in the cross-shore direction. The bichromatic case shows meanwhile convergence of beach profile to a state that would depend only on forcing conditions. The interaction of a single infragravity wave with the gravitational wave can therefore not be responsible for the observed bottom variability with the random forcing. In contrast, the present study seems to confirm the presence of specific events responsible of a strong change in the sandy bottom. The link between these events and the hydrodynamic interaction between specific events and the bottom shape is not yet completely established. Finally, for the random forcing the transverse variability induced by short wave is strong as it seems weak at long wave time scale. For bichromatic forcing, the transverse variability has also been observed but its link with the forcing still remains to be elucidated.

Afin de lutter contre l'érosion du littoral, les phénomènes de submersion marine ou d'inondation, des rechargements sédimentaires issus de sable de dragage ont été réalisés au droit d'ouvrages clés le long de la façade maritime du Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD). L'objectif principal de cette étude est d'analyser l'évolution de différents types de rechargements sédimentaires le long d'ouvrages présentant un intérêt stratégique : un rechargement de plage de 1,5 millions de m³ (Mm³) face à la digue des Alliés dans la station balnéaire de Malo-les-Bains et un recharchement subtidal de 3 Mm³ face à la digue du Ruytingen à l'avant-port ouest du GPMD. Des levées topographiques et bathymétriques successifs ont permis d'établir des bilans sédimentaires des zones rechargées. Bien que ces bilans soient négatifs dans les deux cas, les pertes de sédiments restent modérées, notamment concernant l'opération de la digue des Alliés dont le volume a diminué de 12,3% en un peu plus de 3 ans. Une zone d'érosion marquée a été identifiée à l'ouest, tandis qu'une partie du sable est redistribué vers l'est sous l'effet des courants de marée et de la dérive littorale comme à Malo-les-Bains où la plage à l'est du rechargement bénéficie d'un apport sableux. Le rechargement subtidal a perdu une plus grande proportion de son volume de sable que le rechargement de plage. L'analyse des forçages météo-marins a montré que l'évolution morpho-sédimentaire des rechargements dépend de leur exposition aux houles, le rechargement subtidal face à la digue du Ruytingen étant plus exposé aux houles dominantes de secteur ouest que celui de Malo-les-Bains, plus influencé par les houles de nord-est. / In order to prevent coastal erosion and marine flooding, artificial replenishments using dredged sand have been carried out in front of key coastal structures along the coast of the Grand Port Maritime de Dunkerque (GPMD). The main objective of this study is to analyse the evolution of different types of artificial replenishments along structures of strategic interest of the GPMD : a beach nourishment of 1.5 million m³ (Mm³) in front of the dike called "Digue des Alliés" in the seaside resort of Malo-les-Bains and a subtidal nourishment of 3 Mm³ in front of the "Digue du Ruytingen" in the Western Port. Successive topographic and bathymetric surveys enabled to evaluate the sediment budgets of the nourished zones. Although the sediment budgets are negative in both cases, sans losses are nevertheless moderate compared to other artificial replenishments around the world, particularly for the beach fill in front of the "Digue des Alliés" where sediment volume decreased by 12.3% over three years. Significant erosion has been identified in the western part of the nourishment site, the eroded material being partly redistributed eastward along th beach of Malo-les-Bains under the influence of tidal currents and littoral drift. The subtidal replenishment lost a higher proportion of its initial sediment volume compared to the subaerial beach replenishment. Analysis of hydro-meteorological forcing showed that the morpho-sedimentary evolution of each operation strongly depends on their wave exposition, the subtidal replenishment in front of the "Digue du Ruytingen" being much more exposed to the dominant waves from W than the one in Malo-les-Bains more influenced by waves from NE.

Ce travail de thèse est une étude multi-échelles de temps de la morphodynamique d'une île barrière soumise à des conditions de forçages paroxysmaux de mousson, de tempêtes tropicales et de typhons. Cette étude se concentre dans un premier temps, sur un large travail de terrain effectué dans le cadre du projet KUN-SHEN. Sept mois de mesures (de novembre 2011 à janvier 2012 et de mai à septembre 2012) ont permis l'acquisition d'un jeu de données inédit dans la littérature, exhaustif et de haute résolution temporelle et spatiale. Des mesures hydrodynamiques du large jusqu’à la zone de jet de rive ont été acquises en parallèle d'un suivi topographique de la plage émergée. Les mesures de vagues ont été acquises à partir d'une bouée au large, de deux houlographes-courantomètres en avant-côte (mesures en continu à 2 Hz) ainsi que de pressiomètres enfouis dans la plage sub-aérienne (mesures en continu à 5 Hz). Les levés topo-bathymétriques ont été réalisés au D-GPS (résolution centimétrique) une fois par semaine pendant la saison de mousson et juste après et avant chaque événements de tempêtes extrêmes pendant la saison des typhons. Le travail d'analyse cible ensuite la morphodynamique de la zone de jet de rive et de la plage émergée sur un panel d’échelles spatio-temporelles allant de l'instantanée à annuelle. A l’échelle instantanée, ce sont les variations d’élévation de la surface libre de l'eau et du lit sableux (quelques secondes) qui sont observées au cours de chacune des phases (montant, apex, tombant) de la tempête tropicale Talim (juin 2012, Hs = 10.34 m et Ts = 14.6 s). Pour le même événement de tempête, la réponse morphologique de toute la plage émergée est ensuite décrite et quantifiée dans le détail à l’échelle événementielle (quelques jours). Les bilans sédimentaires de chacune des saisons sont ensuite quantifiés dans le but de caractériser la dynamique saisonnière (quelques mois) à annuelle d'une barrière sableuse soumise à deux types de forçages extrêmes différents (mousson/typhons). L'impact sur le front de plage, des groupes de tempêtes faibles à modérées pendant l'hiver est ainsi comparé à l'impact des tempêtes extrêmes pendant l'été. On souligne finalement 1) l'importance d'un jeu de mesures in-situ de bonne qualité dans un travail d'analyse morphodynamique, 2) l'essentialité de l’emboîtement des échelles spatio-temporelle ainsi que 3) le rôle du profil morphologique héritée dans la réponse morphologique d'une plage émergée lorsqu'elle est soumise à des conditions de forçages de vent et de vague extrêmes. / This work focuses on a multi-scale analysis of a sand barrier morphodynamics exposed to paroxysmal forcings of monsoon, tropical storms, and typhoons. The study provided a large dataset of in-situ measures acquired in the framework of the KUNSHEN project. Seven months of field work (from November 2011 to January 2012 and from May to September 2012) provided a new, exhaustive and hight resolution measures. Measures of hydrodynamic conditions from offshore to the swash zone are acquired as well as high frequency topographic surveys of the emerged beach. Waves monitoring are from an offshore buoy, two current profilers in the shoreface (continuous measures at 2 Hz) and pressure sensors buried in the sub-aerial beach (continuous measures at 5 Hz). The topo-bathymetric surveys were acquired using D-GPS (centimetric resolution) one time a week during winter season of monsoon and just before and after each extreme storm during summer season of typhoons.Then, analysis focus in the morphodynamics of the swash zone and the emerged beach on a range of scales from instantaneous to one year. At the instantaneous scale, we analyze variations of the water surface fluctuation and sand bed elevation (seconds) during each phases (rising, apex and falling) of the Talim tropical storm (June 2012, Hs = 10.34 m and Ts = 14.6 s). Concerning the same storm, we characterize the morphologic changes of the whole emerged beach at the evenemential scale (days). Sand balances of each seasons are quantified in order to characterize the dynamics from seasonal scale (months) to annual scale of a sand barrier driven by two types of extreme forcings (monsoon/typhoons). On the beach-front, impact of groups of winter weak storms is compared to the impact of extremes tropical storms and typhoons. To conclude, we highlight 1) importance of in-situ measures in morphodynamic studies, 2) the major role of scales stacking and 3) the role of herited beach profile in the morphologic responses of the emerged beach driven by extremes forcings of wind and wave.

Cette thèse porte sur une étude de la morphologie et des processus morphosédimentaires qui régissent la formation, la dynamique et l'évolution des flèches littorales sableuses caractéristiques de la côte sous dominance de la houle du Sénégal. Elle insiste sur la singularité de la côte sénégalaise à fort développement de flèches par rapport aux littoraux d'Afrique de l'Ouest à cordons massifs. Ces flèches sont construites par la dérive littorale mais l'on sait très peu de leur dynamique, notamment les apports de sables, leur redistribution par la dérive littorale, les relations entre l’allongement de ces flèches et les écoulements fluviaux et tidaux sur des embouchures fluviaux ou lagunaires déviées par ces formes, et les conditions favorisant leur rupture, aspect très important en aménagement littoral. La thèse, à travers une approche combinant la télédétection, l'expérimentation in situ impliquant des mesures de topométrie à haute résolution et d'hydrodynamique, et la modélisation conceptuelle, distingue des flèches à dérive libre et à dérive entravée et les mécanismes d'allongement continu ou restreint et de courbure de ces flèches. Ces aspects morphodynamiques intègrent aussi la relation entre ces flèches et les embouchures des cours d'eau qu'elles barrent, notamment celle du delta du fleuve Sénégal. Les flèches de la côte sénégalaise jouent un rôle important en matière de protection du littoral et d'aménagement des embouchures, et sont un maillon essentiel du transit de sables le long de cette côte. Les schémas d'aménagement de ces flèches et les embouchures associées doivent mieux intégrer la façon dont ces formes fonctionnent et leurs conditions de rupture. / This thesis is a study of the morphology and morphosedimentary processes that determine the formation, dynamics and evolution of the sand spits characterizing the wave-dominated coast of Senegal. The thesis insists on the singularity of the coast of Senegal, the numerous spits of which provide a contrast with the sandy coasts of West Africa that are characterized by massive beach-ridge complexes. These spits are constructed by longshore drift but little is known of their dynamics, notably sand supply patterns, the way sand is redistributed alongshore, the relationship between these spits and river and tidal flux at the river mouths or lagoon inlets they divert, and the conditions that favour spit breaching, a mechanism that has important implications for coastal management. Using an approach that combines remote sensing, field experiments aimed at acquiring high-resolution topometric and hydrodynamic data, and conceptual models, spits characterized by free drift are distinguished from those with limited elongation, and the mechanisms pertinent to each type and to spit lengthening and recurves are analyzed. These morphodynamic aspects also include a scrutiny of the relationship between these spits and the river mouths they divert, especially that of the Senegal River delta. The spits of the coast of Senegal play an important role in coastal protection and in the management of the river mouths. They are also an essential element in sand drift along this coast. Coastal zone management plans regarding these spits and their associated river mouths need to consider more closely how these spits work and the conditions that can lead to their breaching.

Ces travaux constituent la première étude fondamentale traitant de l'influence des forçages hydrodynamiques sur l'évolution morpho-sédimentaire des plages sableuses du littoral de la mer d'Iroise. Ils s'insèrent dans la démarche de l'Observatoire du Domaine Côtier (Observatoire des Sciences de l'Univers) qui supporte l'observation de la variabilité biologique, chimique et physique de ce littoral à long terme. Dans cette perspective, quatre sites ont été choisis pour illustrer la pluralité des morphologies et des conditions hydrodynamiques dans ce contexte macrotidal soumis à l'agitation des houles océaniques. La diversité des échelles spatiales et temporelles impliquées dans le fonctionnement hydro-sédimentaire des plages a nécessité la mise en œuvre de méthodes d'observation in situ adaptées : un suivi topométrique des plages à l'échelle pluri-annuelle et des campagnes ponctuelles de mesures hydrodynamiques et morphologiques à haute fréquence.<br /><br />Par l'analyse statistique et volumétrique des séries de profils topographiques, la variabilité morpho-sédimentaire en zone intertidale et la dynamique des corps et figures sableuses est décrite à l'échelle événementielle, saisonnière et pluri-annuelle. Les résultats mettent en évidence une tendance actuelle au recul/progradation du profil sur les plages dominées par une dynamique transversale et à l'inverse, une relative stabilité sur les plages dominées par une dynamique longitudinale. Toutefois, l'observation d'une fermeture du profil autour de - 3 m C.M. associée à des bilans sédimentaires non nuls (neuf mois de suivi sur un site test) soulèvent la question de l'influence du transport longitudinal dans la disponibilité sédimentaire de certaines plages à l'échelle pluri-annuelle.<br /><br />A une échelle de temps plus courte (du cycle de marée à la semaine), les campagnes de mesures intensives ont permis de caractériser l'agitation en zone intertidale lors de conditions d'énergie variables et d'analyser l'influence de la marée sur la variabilité spatio-temporelle des processus hydrodynamiques. En effet, la transformation des vagues dans les petits fonds est à la fois impliquée dans la spatialisation des courants induits par les vagues (et donc dans l'orientation du transport sédimentaire) et dans la formation des corps sédimentaires (barres de swash, systèmes de croissants de plage) par la génération d'ondes secondaires.

Le travail présenté dans cette thèse a pour cadre la prévention des risques et la gestion de crises nécessitant une évacuation. La structure du réseau viaire est étudiée mais également les processus de mobilité qui s'y développent. Nous utilisons en particulier des techniques d'intelligence en essaim pour étudier la morphodynamique du réseau. La prévention des risques est considérée en analysant la vulnérabilité du réseau représenté par un multigraphe. Sa structure est étudiée à différents niveaux d'échelle, par des méthodes de calcul de la centralité d'intermédiarité et de clustering hiérarchique. La gestion de crise lors d'une évacuation a aussi été traitée et a conduit à l'étude de la dynamique des déplacements au sein du réseau routier et à un traitement et une analyse multi-échelle. Nous avons développé un modèle microscopique de trafic ainsi qu'un modèle de microévacuation permettant d'organiser une évacuation depuis l'occurrence de la crise jusqu'à l'évacuation des véhicules en passant par la délimitation d'éventuelles zones en danger et par les stratégies de choix d'itinéraires afin de les évacuer. Le modèle est adaptatif, il prend en compte la structure du multigraphe, la vulnérabilité des éléments à différents niveaux d'échelle, les événements inattendus lors d'une évacuation et permet d'amener des éléments de réponse aux décideurs gérant le risque.

La reconstitution de l'évolution du rivage de la flèche Mandji, et en particulier des secteurs de Port-Gentil et du Cap Lopez, a été réalisée pour la période de l'Holocène à l'actuel, par fusion de multiples sources iconographiques (cartes et plans historiques, cartes marines, photographies aériennes, images satellites, mesures de terrain) permettant ainsi l'analyse des impacts naturels et des actions anthropiques sur cette partie du littoral gabonais. L'étude de l'évolution historique du trait de côte a été réalisée en s'appuyant sur les datations au C14 des paléoenvironnements. Les plans levés et les cartes couvrant la période de 1660 à 1886 ont permis de comprendre les étapes pluriséculaires de la morphogenèse de la flèche. Concernant les dates les plus récentes, on a eu recours aux photographies aériennes de 1945, 1957, 1988, à deux images Landsat TM de 1990 et ETM+ de 2001, à une série de cartes marines couvrant la période 1962-2007, à un suivi régulier de la position de la laisse de haute mer par Total Gabon. Ces documents numérisés sont intégrés et gérés par un Système d'Information Géographique (SIG) afin de produire la donnée relative à la dynamique du littoral. La mobilité du trait de côte a été décrite et quantifiée pour la période allant de 1962 à 2007 et se solde par un recul important, particulièrement le long des secteurs urbanisés, ce qui constitue une menace potentielle pour les installations humaines. Cette thèse est une mise au point sur la question de l'évolution de la flèche Mandji et des risques naturels induits. Elle propose quelques remèdes envisageables à court et à long terme.

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Résumé La plage du Clipon est une plage artificielle de 13 km de long, créée à partir des années 1960, suite à l'extension du Port de Dunkerque. Notre étude est basée sur une approche multi-échelle : une échelle temporelle s'étendant du demi-siècle à la période d'une marée, et l'échelle spatiale allant de l'analyse de la dynamique morphologique de l'ensemble de la plage (104 m) à l'examen des processus morphosédimentaires au niveau de formes élémentaires comme les barres intertidales (101 - 102 m). L'analyse à grande échelle concerne (1) les variations du trait de côte lors des différentes phases d'extension du port, et suite aux travaux d'extension à l'aide d'un suivi chronoséquentiel de photographies aériennes verticales, (2) l'évolution de la bathymétrie proche de la côte au cours des aménagements portuaires et suite à ces aménagements, ainsi que (3) la modélisation de la propagation des houles sur des bathymétries datant de différentes époques, ce qui a permis d'apprécier la variabilité dans le temps de l'impact potentiel des houles à la côte au fur et à mesure que les fonds se sont modifiés. Plusieurs campagnes de mesures hydrodynamiques, topométriques et de transport sédimentaire ont été effectuées de 2003 à 2007 dans le but de mieux comprendre la morphodynamique de la plage. Les données de houle et de courant obtenues sur l'estran et dans les petits-fonds ont été utilisées conjointement aux données météorologiques pour réaliser une analyse de l'hydrodynamique du système côtier. Cette analyse a mis en évidence la dominance des courants de flot, dirigés vers l'est, mais aussi l'existence d'un contre-courant associé à la présence de la jetée est de l'avant-port. Les résultats de l'analyse morphométrique de l'estran montrent une grande variabilité spatiale de la forme générale et de la largeur de la plage. A l'échelle annuelle, l'avant-plage proche subit une érosion pouvant atteindre 0,3 mètre par an. Le suivi mensuel des profils de plage a permis d'observer la réaction des différentes zones morphologiques de l'estran face aux conditions rencontrées pendant les campagnes de mesure : lissage de l'estran lors des périodes de forte énergie et développement et migration des barres vers le haut de plage par temps plus calme. L'analyse des transports sédimentaires potentiels montre un transport faible dirigé essentiellement vers l'est lors des périodes de temps calmes. Les transports les plus importants s'effectuent principalement lors de conditions de forte énergie, pendant lesquelles le vent peut fortement renforcer les courants tidaux et les courants de houle. Lors des conditions de fortes agitations de secteur nord, un courant d'undertow se met en place sur l'ensemble de la plage entraînant un déplacement des sédiments vers le bas de plage et l'avant-plage. L'ensemble des résultats recueillis permet de définir la plage du Clipon comme une cellule sédimentaire quasi-fermée montrant une tendance vers un bilan sédimentaire négatif.