Axe 1 : Protection du littoral, des berges de Loire et de leurs ouvrages associés

Marc Robin Pays de la Loire
Action 1.2 Géophysique appliquée au suivi et à la surveillance des défenses côtières et des protections des berges de Loire contre les inondations Sergio Palma-Lopes, Clara Jodry

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Problématique


Le diagnostic et la surveillance des défenses côtières et des protections fluviales contre les inondations est un enjeu actuel et majeur, en France et dans le Monde. Cette surveillance passe par une évaluation périodique pour éviter que ne se développent des désordres ou des phénomènes rendant ces barrières vulnérables en cas de sollicitation de grande amplitude. En Région des Pays de la Loire, ces deux types de protections sont présents.

Les digues fluviales sont souvent anciennes, hétérogènes, de composition variable et mal connues. Ensuite, ce sont des structures géométriques étroites et très longues (plusieurs dizaines de kilomètres). Enfin l'accessibilité est souvent contrainte. Les principales causes d'instabilité sont l'érosion interne (suite à des écoulements) et la surverse (lors d'une forte crue). Dans le cas des dunes côtières, peu de recherches portent sur leur évolution interne notamment en relation avec les phénomènes hydriques induits par l'intrusion marine due au phénomène de marée. Dans les deux cas, digues ou dunes, il nous faut des approches capables de prendre en compte la nature tri-dimensionnelle (3D) du problème et de suivre leur état interne au cours du temps. L'action 1.2 est centrée sur l'Imagerie de Résistivité Electrique (IRE) qui, par mesures indirectes, nous permet de remonter à la distribution de résistivité dans le sous-sol. Cette propriété dépend notamment de la nature des matériaux (teneur en argiles), de la teneur en eau, de la salinité, de la porosité et de la température dans le milieu investigué. Idéalement, l'interprétation des images reconstruites par IRE renseigne donc sur l'état interne (notamment hydrique) du milieu et son évolution.

L'objectif scientifique de l'action 1.2 est de développer les méthodologies d'IRE permettant de prendre en compte la complexité 3D des barrières contre la submersion, et de détecter et localiser leurs évolutions internes de manière fiable, pour ainsi contribuer au diagnostic et à la surveillance. Dans le contexte plus large du projet RS2E-OSUNA, cette action a également une mission d'observation et de mise à disposition des données et résultats obtenus sur les deux sites d'observation : une portion de levée de Loire vers Saumur (49) et une portion de cordon dunaire sur l'Ile de Noirmoutier (85).

Moyens et méthode


La démarche scientifique a consisté en :

- un état de l'art : méthodes géophysiques dont l'IRE, nature et comportement des digues fluviales et dunes côtières, archives et études antérieures des deux sites ateliers ;
- une observation systématique des deux sites ateliers : caractérisation géophysique et géotechnique et autres observations, mise en place d'instrumentations à demeure, campagnes de suivi ;
- un développement méthodologique à partir de moyens numériques appliqués aux données d'observation, suivant une trame commune mais largement adaptée aux échelles spatiales et temporelles de chaque site, suivant deux axes :
- imagerie : approche dite IRE 3D- à partir d'un concept et d'un code développés récemment (Fargier, 2011), sous environnement MATLAB et COMSOL Multiphysics ;
- suivi temporel : conception de protocoles de suivi et analyse temporelle par IRE 2D avec le logiciel commercial RES2DINV®.

Applications et résultats


Cette approche a été appliquée à chacun des deux sites ateliers : la portion de levée de Loire près de Saumur et la dune de L'Hommée sur l'Ile de Noirmoutier. Ces applications, les résultats et conclusions sont donc décrits ci-après dans les sous-actions respectives 1.2.1 et 1.2.2.



Les 2 sites étudiés:

Communications

Jodry C., 2013. Suivi temporel de la digue de Saint-Clément-des-Levées. Présentation aux Journées Contrôle Non Destructif pour le génie civil 2013, Cerema/DT Normandie-Centre, Rouen, 26-27 Juin 2013.

Jodry C., Palma Lopes S., Hupin D., Joubert A., 2013. Suivi d'une levée de Loire par tomographie électrique : Effet de glissières de sécurité. Résumé et présentation, Journées scientifiques AGAP-Qualité 2013, Nancy, 29-31 Octobre 2013.

Jodry C. (2014). Risques naturels : les leçons de la nature - Surveillance des structures de protection contre les inondations par méthodes géoélectriques, Doctoriales 2014, LUNAM, Le Croisic, 23-28 Mars 2014, poster.

Jodry C., Palma Lopes S., Joubert A., Sanchez-Angulo M., Côte P. (2014) Suivi géoélectrique des circulations d'eau sous un cordon dunaire littoral au cours d'un cycle de marée : état d'avancement, 13ème Journées nationales Génie Côtier - Génie Civil, Dunkerque, 2-4 Juillet 2014.

Jodry C., Fargier Y., Palma Lopes S., Côte P., Sanchez-Angulo M. (2014)  A cost-effective 3D Electrical Resistivity Imaging approach for embankment dike assessment, In 20th European Meeting of environmental and Engineering Geophysics, Athens, 15-17 September 2014.

Clara Jodry, Sérgio Palma Lopes, Yannick Fargier, Philippe Côte, Martin Sanchez (2015). Évaluation de l'approche d'Imagerie de Résistivité Électrique « 3D- »  appliquée à une levée de Loire près de Saumur, Journées Scientifiques AGAP Qualité, 17-19 novembre 2015, Grenoble.


Publications

Jodry C., Palma Lopes S., Fargier Y., Côte P., Sanchez M. (2016). A cost-effective 3D Electrical Resistivity Imaging approach applied to dike investigation, submitted to Near Surface Geophysics, en cours de révision.

Références bibliographiques utilisées


Fargier, Y. (2011). Développement de l'Imagerie de Résistivité Électrique pour la reconnaissance et la surveillance des Ouvrages Hydrauliques en Terre. Thèse, Université de Nantes, Ecole Doctorale SPIGA. Financement EDF (CIFRE) en partenariat avec l'Ifsttar et le Cerema (DT Normandie Centre).

Organismes impliqués


  Organismes principaux Collaborations Scientifiques
 Partenaires
Permanents du laboratoire GeoEND du département GERS de l'IFSTTAR : Sérgio Palma Lopes, Annaëlle Joubert, Donatienne Leparoux, Philippe Côte, Jean-Luc Sorin
Permanents du LPG - Nantes : Martin Sanchez-Angulo
Doctorante : Clara Jodry (GERS-GeoEND, LPG-Nantes)
Dans l'OSUNA : LETG
Externe : Yannick Fargier (Cerema, DTer Normandie Centre, Laboratoire Régional de Blois)
DDT 49
Cerema
DREAL Centre-Val de Loire
Communauté de Communes de l'Ile de Noirmoutier
ONF