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Dimensionnement des ouvrages maritimes de Dimensionnement des ouvrages maritimes de protection : état des pratiques actuelles et prise en compte du changement climatique

BERNARD A., CETE OUEST

TRMAL C., CETE MEDITERRANEETRMAL C., CETE MEDITERRANEE

PREVOT G., CETMEF

GAUFRES P., CETMEF

Introduction

� Contexte : PNACC (Plan National d'Adaptation au Changement Climatique)

� Objet : Ouvrages maritimes de protection contre les submersions et

ouvrages portuaires

�Objectif : Panorama des pratiques de dimensionnement à l'international

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Panorama des pratiques de dimensionnement à l'international

• Quelles approches, quels critères, quelles méthodes,...?

• Comment l'effet du changement climatique est-il pris en compte ?

Digues maritimes et fluviales de protection contre les submersions Aix-en-Provence, 12-14 juin 2013

Spécificité de l'aléa maritime

� Concomitance de phénomènes (niveau et houle)� La houle elle-même (T, H et dir ...)

� Les variables peuvent être partiellement liées

� Différents couples ayant une même période de retour conjointe peuvent avoir des conséquences différentes

� L'approche probabiliste est nécessaire pour la détermination des sollicitations hydrauliques

� Intérêt de raisonner sur la période de retour d'un débit ou volume

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� Intérêt de raisonner sur la période de retour d'un débit ou volume franchissant

� Séries courtes / changement climatique


De l'empirisme aux méthodes probabilistes

� Méthodes empiriques:� Ouvrages historiques ajustés au gré des événements

(Ex: Xynthia + X cm)

� Méthodes déterministes:� Dimensionnement par des formules de conception (houle

de projet + niveau marin de projet)

�Méthodes semi-probabilistes:� Quelques tentatives (PIANC); développées pour les

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� Quelques tentatives (PIANC); développées pour les ouvrages intérieurs

�Méthodes probabilistes:� Tendance émergente (analyse de risque, projet SaoPolo,...)


Méthodes probabilistes pour l'analyse de risque


Courbes d'iso-probabilité houle-niveau et d'iso-débits au Port de Deauville (CETMEF 2012, programme Sao Polo & Theseus).

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Comrisk (2002-2005)

Site 1 : Petten (NL) Site 2 : Fremskudt (Dan)

Quel serait le niveau de protection retenu selon les pays ?

NL 1/10000 → (niv. Moy + 4,9m / Hs = 4,7m / Tp = 12s)Be 1/1000

Dan 1/1000

All 1/100

UK 1/1000

NL 1/2000

Be 1/1000

Dan 1/200 → (niv. Moy + 5,35m / Hs = 1,8m / Tp = 7s)All 1/100

UK 1/200

Pente côté mer :1 : 10

En appliquant critères, formules et marges de dimensionnement du pays :

traduction du niveau de protection en cote de la crête

Critères et formule de franchissement méthode hollandaise Critères et formule de run-up méthode danoise

∆ importants sur les niveaux de protection (en gardant les pratiques d'ingénierie identiques)

En partant du même niveau de protection (→ mêmes conditions hydrauliques),

1/10000 → (niv. Moy + 4,9m / Hs = 4,7m / Tp = 12s) 1/200 → (niv. Moy + 5,35m / Hs = 1,8m / Tp = 7s)* formule d'estimation de franchissement utilisé hors de son domaine de validité

UK 1/1000 UK 1/200

Pays Niveau 1 l.m -1.s-1 10 l.m -1.s-1

NL 1/10000 14,9 m 12,2 m

Be 1/1000 13,4 m 10,7 m

Dan 1/1000 13,4 m 10,7 m

All 1/100 11,9 m 9,2 m

UK 1/1000 13,4 m 10,7 m

Pays Niveau 2 % 30 %

NL 1/2000 8,6 m 7,2 m

Be 1/1000 - -

Dan 1/200 7,1 m 5,7 m

All 1/100 - -

UK 1/200 7,1 m 5,7 m

(→ mêmes conditions hydrauliques), quelle est la cote de l'ouvrage selon les

pays ?

(≠ formules, ≠ marges...≠ pratiques d'ingénierie)

∆ importants sur les pratiques d'ingénierie (en gardant les niveaux de protection identiques)

Effets combinés → En combinant méthode et niveau de protection (Comr isk 2005), la cote de la crête de digue à Petten varie entre 7,5 m (A ll) et 14,2 m (NL) !

Pays 1 l.m -1.s-1 10 l.m -1.s-1

NL 14,9 m 12,2 m

Be - -

Dan 12,9 m 9,3 m

All - -

UK 14,2 m 11,4 m

Pays 1 l.m -1.s-1 10 l.m -1.s-1

NL 7,4 m 6,8 m

Be - -

Dan 7,2 m 5,8 m

All - -

UK 8,2 m * 7,5 m *

Programme Comrisk (2002 -2005) - Petten (NL)


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États des connaissances des effets du changement climatique sur les charges hydrauliques

�Évolution des niveaux marins• GIEC 2007 : 18 à 59 cm à l'échelle mondiale• Hétérogénéité spatiale• Hétérogénéité spatiale• Quelques études régionales : Programme UKCP09, …• ONERC 2010: 3 scénarios horizon 2100 (40/60/100 cm)

�Évolution des houles et des surcotes � Modification des vents

� Moins d'études et nécessite une analyse comparée des

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� Moins d'études et nécessite une analyse comparée des extrêmes (climat passé et climat futur)

� Forte dépendance des modèles climatiques, scénarios

� Programmes UKCP09, Discobole (France), ...


Sensibilité des digues à la modification des actions hydrauliques�Sensibilité aux variations des forçages (niveaux

marins et houle)

�Cas dimensionnant dépassé plus souvent • Diminution de la période de retour des actions• Conséquence sur la situation opérationnelle (plus de

franchissement, de surverse)• Mais aussi sur les dommages structurels (crête, talus

arrière, talus avant,...)

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�Ouvrage en faible profondeur• Double effet : houle augmentée par l'élévation du niveau

marin moyen


Prise en compte dans le dimensionnement� 1ère option : augmentation des actions

dimensionnantes (ex. Pays-Bas)Horizon 2050 2100 2200

Scénario bas

Niveau marin +0.10 m +0.20 m +0.40 mNiveau marin +0.10 m +0.20 m +0.40 m

Surcote - - -

Hauteur de houle - - -

Marge de sécurité sur la revanche +0.10 m +0.20 m +0.50 m

Scénario moyen

Niveau marin +0.30 m +0.60 m +1.20 m

Surcote - - -

Hauteur de houle - - -


10Digues maritimes et fluviales de protection contre les submersions Aix-en-Provence, 14-16 juin 2013


Scénario haut

Niveau marin +0.45 m +0.85 m +1.70 m

Surcote +0.40 m +0.40 m +0.40 m

Hauteur de houle +5% +5% +5%


Prise en compte dans le dimensionnement

� 2ème option : concevoir des ouvrages adaptatifs• Des solutions d’adaptation peuvent être étudiées :

• rajouter une couche de carapace

• relever les ouvrages par un parapet

• modifier la pente du talus avant

• ajouter une berme au talus avant

• ajouter un ouvrage de pré-déferlement,...

� Nécessite une prise en compte dès la conception

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• Réserve derrière l'ouvrage (ex. Pays-Bas)

• Adaptation de la zone protégée (projet ComCoast)


Conclusion

� Hétérogénéité des pratiques à plusieurs niveaux� Organisations différentes (centralisée vs décentralisée)

� Régulation différente (réglementaire vs approche coût-bénéfice)

Objectifs de protection différents (1/10000 à 1/50)� Objectifs de protection différents (1/10000 à 1/50)

� Méthodes différentes (empirique, déterministe, probabiliste)

� Pratiques d'ingénierie différentes (détermination de l'aléa sur l'ouvrage, formules...)

� Incertitudes importantes sur certains paramètres potentiellement impactés par le CC

12Digues maritimes et fluviales de protection contre les submersions Aix-en-Provence, 14-16 juin 2013

potentiellement impactés par le CC� Vers l'intégration du CC dans les conditions

hydrauliques de dimensionnement ou l'adaptabilité des ouvrages?

Dimensionnement des ouvrages maritimes de protection : état des pratiques actuelles et prise en

compte du changement climatique

Merci de votre attention!

BERNARD A., CETE OUEST

TRMAL C., CETE MEDITERRANEETRMAL C., CETE MEDITERRANEE

PREVOT G., CETMEF

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