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Cet article décrit les caractéristiques, effets possibles et les différents types d’épis qui s’étendent du rivage à la mer. Les épis sont des exemples de structures de protection côtière dures qui visent à protéger le littoral de l’érosion côtière. Un traitement plus détaillé des effets des épis est donné dans Les épis comme protection du littoral.

Introduction

Un épi est une structure active s’étendant du rivage dans la mer, le plus souvent perpendiculaire ou légèrement oblique au rivage. Un apport adéquat de sédiments et l’existence d’un transport sédimentaire longshore moyennement fort sont des conditions majeures de l’efficacité des épis.

La fonction principale d’un épi est de capturer et de piéger une partie des sédiments qui se déplacent (principalement dans une direction longshore) dans la zone de déferlement.

Comme l’ont révélé des expériences, les épis dissipent partiellement l’énergie du mouvement de l’eau pendant des conditions de vagues faibles et modérées, ce qui conduit à l’accrétion du littoral en amont. Cependant, lorsque les vagues de tempête s’approchent du rivage plus ou moins perpendiculairement, le rôle protecteur des épis diminue et une partie de la plage est emportée (voir Causes naturelles de l’érosion côtière).

Bien que les épis soient largement utilisés, c’est une solution douteuse lorsqu’elle est appliquée comme seule mesure de protection du rivage, en raison de l’importante érosion du côté sous le vent. Une solution d’épis peut être efficace si elle est appliquée en combinaison avec d’autres mesures (douces) de protection du rivage, comme le rechargement artificiel de la plage ou le rechargement du rivage.

Effets des épis sur le rivage

La conception de l’épi (forme en plan, longueur, hauteur, profil transversal au rivage, inclinaison) influence l’impact sur la morphologie du rivage ; l’impact dépend également du niveau de l’eau de mer, du climat des vagues et de l’approvisionnement en sédiments dans la zone de surf.

Figure 1 : Schéma de l’interaction des épis, des vagues, des courants et du rivage

La protection du rivage par l’utilisation d’un seul épi est le plus souvent inefficace. C’est pourquoi la protection du rivage par des épis est généralement conçue comme un ensemble comprenant de quelques à plusieurs dizaines de structures individuelles (voir Épis comme protection du rivage). Alors qu’un seul épi produit une érosion côtière du côté sous le vent de la structure, l’érosion dans le cas d’un groupe d’épis est déplacée vers le côté sous le vent de l’ensemble du système. L’érosion est également observée à proximité directe des structures, en particulier lorsque la direction dominante des vagues est perpendiculaire à la côte. L’accumulation d’eau entre les épis induit des flux compensatoires le long des structures, provoquant une érosion locale du fond marin et une perte de sable vers les eaux profondes. Lors de fortes tempêtes, les épis sont « courts » par rapport à la largeur de la zone de surf, et l’érosion se produit autour d’eux. Dans des conditions de vagues légères, les épis deviennent « longs » (longueur comparable à la largeur de la zone de surf), favorisant ainsi l’accumulation de sable en amont et l’élargissement de la plage. La perte de contact entre un épi et le rivage doit être évitée. Dans ce cas, des flux littoraux sont générés entre le rivage et la racine de l’épi. Ces flux provoquent le lessivage de la plage.

Caractéristiques des épis

Figure 2 Types et formes d’épis

Le choix approprié des formes, des dimensions et de l’emplacement des épis est crucial pour l’efficacité de la protection du littoral. La longueur de l’épi est généralement liée à la largeur moyenne de la zone de surf et à l’espacement longshore dans le champ de l’épi. La longueur active de l’épi augmente avec l’angle d’incidence des vagues. Les épis sont plus efficaces s’ils ne piègent pas la totalité du flux sédimentaire longshore. De nombreuses recherches et observations suggèrent que l’extension vers la mer des épis ne devrait pas dépasser 40 à 50 % de la largeur de la zone de déferlement des tempêtes. L’efficacité des épis dépend également de leur perméabilité. Les épis qui sont soit structurellement perméables, soit submergés (en permanence ou pendant les hauts niveaux d’eau) permettent à davantage de sédiments de passer le long de la côte, par rapport aux épis imperméables ou hauts.

La hauteur des épis influence la quantité de transport sédimentaire longshore piégé par les épis. Un même épi peut agir comme structure émergée ou submergée (figure 2a), en fonction des variations du niveau d’eau dues aux marées et aux ondes de tempête. En général, les épis sont conçus pour dépasser d’environ hs=0,5-1,0 m au-dessus du niveau moyen de la mer (NMM). Les épis trop hauts provoquent la réflexion des vagues, ce qui entraîne un affouillement local. Si l’on considère la forme en plan, les épis peuvent être droits, coudés ou incurvés, ainsi qu’en forme de L, de T ou de Y. Les formes et les types d’épis les plus populaires sont représentés schématiquement sur la figure 2.

Types d’épis

En termes de structure, on peut distinguer les épis en bois, les épis en palplanches, les épis en béton, les épis en enrochements constitués de blocs de béton ou de pierres et les épis construits en géobags remplis de sable.

Epis en bois

Figure 3. Exemple d’épi de pieux à deux rangs à la péninsule de Hel (mer Baltique)

Les épis en bois sont le plus souvent des structures de palissade à un ou deux rangs. L’influence de l’épi de pieux en bois en forme de T sur le rivage (érosion locale sur le côté sous le vent et accrétion sur le côté en amont) est illustrée dans la figure 3. Les épis en bois à une rangée sont en général des structures partiellement perméables ; la perméabilité réduit l’érosion du côté sous le vent et empêche les circulations d’eau indésirables à proximité du rivage. Les épis en palissade de bois sont bon marché mais leur durée de vie est plutôt courte.

Épis en acier

Les épis en acier sont le plus souvent constitués de palplanches verticales, simples ou doubles, aux profils variés, situées perpendiculairement au rivage. Ce sont des structures imperméables. Des expériences ont montré que les épis constitués de parois de palplanches simples ne sont pas durables, en raison de la corrosion du matériau et de l’abrasion par le sable en mouvement. De plus, la charge de glace est très néfaste, provoquant l’instabilité et la rupture des palplanches en acier. Les structures massives mixtes, composées d’acier et de béton, sont beaucoup plus stables et durables.

Les épis d’éléments en béton

Figure 4 Épi en béton, Ukraine (la mer Noire)

Les épis construits en blocs de béton armé font partie des structures côtières les plus stables et les plus durables. En raison de leur poids considérable, les éléments composant un tel épi nécessitent l’existence de conditions de sol appropriées et de fondations adéquates. Un exemple d’un épi composé d’éléments en béton armé est présenté à la figure 4.

Les épis à bulles et les épis construits avec des géobags remplis de sable

Les épis à bulles sont des structures de protection côtière largement appliquées. Ils sont construits soit sous forme de monticules lâches de pierres, soit sous forme de monticules de diverses unités de blindage, par exemple des tétrapodes. Ces épis sont souvent des structures mixtes, renforcées à l’intérieur par des palplanches. Ils sont massifs, durables et imperméables. Les épis en moellons sont avantageux par rapport aux épis en acier, en béton et en bois, car ils dissipent mieux l’énergie des vagues et des courants.

Les épis construits en sacs empilés remplis de sable ou de terre doivent être considérés comme une mesure de protection à court terme. Certaines mesures de protection supplémentaires sont nécessaires, notamment à la tête de l’épi. Un tissu filtrant spécial doit être utilisé sous les sacs pour réduire le tassement dans les fonds mous. Ce type d’épis nécessite de grands sacs (plus lourds que 50 kg), même si les grands sacs sont plus difficiles à manipuler et doivent être remplis sur place.

La figure 2 présente des exemples de coupes transversales d’épis en amas de moellons et de sacs remplis de sable.

• Les épis comme protection du littoral
• Les épis détériorés
• Les structures dures de protection du littoral
• Les causes humaines de l’érosion côtière
• Les causes naturelles de l’érosion côtière
• La gestion de l’érosion côtière. l’érosion côtière
• Accrétion et érosion pour différents types de côtes
• Murs brise-lames portuaires et érosion côtière
• Gestion du littoral
• Stabilité des murs brise-lames en enrochement et des revêtements côtiers
• Géosystèmes remplis de sable dans l’ingénierie côtière
• .filled geosystems in coastal engineering

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