Hydrodynamique

L’utilisation du modèle hydrodynamique bidimensionnel MARS-2D a permis d’avancer significativement dans la compréhension du fonctionnement hydrodynamique du Bassin d’Arcachon à différentes échelles. L’observation de grandeurs synthétiques dérivées des
simulations (flux résiduels, volumes oscillants, temps de renouvellement) autorise une vision globale complémentaire des résultats calculés directement par le modèle (hauteurs d’eau, intensité et direction des courants, dispersion des traceurs).
Le Bassin d’Arcachon ne possède qu’une ouverture sur l’Océan, la marée y joue un rôle de « piston » poussant ou aspirant tour à tour l’eau depuis le large vers le fond du Bassin. Le volume oscillant moyen a été estimé à 384 millions de m3. La progression de l’onde de marée au flot, de la même façon que sa régression au jusant, se fait de façon homogène sur tout le front de marée et met environ une heure pour se propager depuis la Passe Nord jusqu’aux zones les plus internes. L’onde est quasi-symétrique en vives eaux et dissymétrique en mortes-eaux, avec des durées de jusant bien inférieure aux durées de flot. L’observation des circulations résiduelles ainsi que des maximales de courant montre une tendance à l’expulsion vers l’Océan dans toute la partie avale du Bassin, alors que les zones plus internes et les chenaux transversaux seront probablement plus sujets au comblement compte tenu de courants plus faibles et de résiduelles dirigées vers l’intérieur.

Le temps de renouvellement du Bassin d’Arcachon a été estimé entre 12,8 et 15,9 jours respectivement pour les saisons hivernale et estivale. Les facteurs vent et débits des rivières ont une influence marquée sur ce paramètre. En effet si l’influence de ces facteurs sur les courants intra Bassin ou sur les volumes oscillants reste limitée, la dispersion d’un traceur se trouve largement modifiée selon la direction et la force des vents et les apports fluviaux. D’une manière schématique, les simulations réalisées ont montré que les vents de secteur Nord et Ouest favorisent le renouvellement, alors que des vents de secteur Sud et Est ont plutôt tendance à augmenter le confinement du Bassin.
Le calcul de l’âge des panaches issus de l’Eyre et du Canal des Etangs, a permis de quantifier le temps mis par les eaux de ces deux rivières pour atteindre différents points du Bassin. Les simulations effectuées ont montré des résultats contrastés qui soulignent l’importance de la direction du vent sur le cheminement des eaux douces à l’intérieur du Bassin d’Arcachon. Les eaux de la principale rivière, l’Eyre mettront par exemple respectivement 5 ou 13 jours pour atteindre le point Eyrac par vent de Nord ou de Sud.

L’intense productivité des systèmes lagunaires leur confèrent une importance à la fois économique et écologique capitale. Cette productivité dépend pour une part importante de la manière dont se comportent les masses d’eau à l’intérieur de cette lagune, du  renouvellement de ses eaux et des apports continentaux. Les rendements aquacoles par exemple, seront directement liés au renouvellement de l’eau contrôlant la balance entre l’apport de nourriture et l’export des déchets induits (Koutitonsky et al., 2004). Au cours de cette étude, l’utilisation du modèle MARS-2D a permis de dresser un portrait général de l’hydrodynamique du Bassin d’Arcachon et de proposer des grandeurs caractéristiques de cette dernière qui permettront des études comparatives inter site et pourront éventuellement être utilisées dans la gestion intégrée de ce système (gestion de pollutions, sélection de sites appropriés à telle ou telle activité humaine, etc.). La prochaine étape devra s’intéresser à la mise au point d’un modèle biologique couplé, de façon à progresser dans le développement d’un outil de simulation utile à la compréhension et à la gestion raisonnée de cet écosystème lagunaire.

La zone d’étude, située entre la jetée du Moulleau et la résidence le Panoramic au Nord, est sujette à des phénomènes d’érosion chroniques qui se traduisent par un abaissement des plages. Par ailleurs, la zone du banc du Moulleau, delta de flot du Bassin d’Arcachon, est une zone très active d’un point de vue hydrosédimentaire avec des changements permanents de la configuration des fonds. Ainsi, le SIBA met en oeuvre depuis plusieurs années des campagnes annuelles de dragage/ réensablement de façon à maintenir l’accessibilité à la jetée du Moulleau et à préserver les plages. Dans ce contexte, le SIBA a souhaité étudier la pertinence de la mise en place d’épis sur le secteur dans le but de stabiliser le trait de côte et ainsi de limiter le réensablement.
Dans un premier temps, la revue bibliographique et l’analyse des données bathymétriques acquises de
2003 à 2019 ont conduit aux conclusions suivantes :
◼ L’évolution actuelle des passes provoque la migration du chenal du Pyla vers le Nord ;
◼ Cette migration contraint le banc du Moulleau à venir se plaquer à la côte et entraîne le pincement du chenal du Moulleau Nord ;
◼ Ce phénomène engendre un déficit chronique de sédiment entre la jetée du Moulleau et le banc de Pereire ;
◼ Un exhaussement du fond au niveau de la jetée du Moulleau est observé depuis plusieurs années.
Cette analyse, couplée à une modélisation hydrodynamique 2DH permet de caractériser le fonctionnement hydro sédimentaire du secteur :
◼ Le courant de flot est dominant dans le chenal du Pyla et le courant de jusant est prédominant au Nord de la jetée. Cette asymétrie engendre une zone d’accumulation qui se traduit par un bombement du trait de côte ;
◼ Positionné au Sud de la jetée en 2003, ce bombement migre vers le Nord sous l’effet de la remontée du Chenal du Pyla et engendre un ensablement important au niveau de la jetée.
A partir de 2017, le chenal du Pyla cisaille le banc du Moulleau qui prend alors une forme en Z et se fragmente en deux unités en 2019. Si cette tendance se poursuit, le banc du Moulleau pourrait s’accoler au littoral.
Dans l’hypothèse contraire d’un non accolement du banc, la pertinence de la mise en place d’épis sur le secteur dans le but de stabiliser le trait de côte a ensuite été étudiée. Deux solutions techniques, inspirées des solutions historiquement mises en oeuvre dans le bassin d’Arcachon ont été appréhendées :
◼ Une solution avec des épis en enrochements ;
◼ Une solution avec des épis en bois.
Si la solution bois ressort de l’analyse multicritère (AMC) présentée ci-après, le recourt à ce type d’aménagement sur le littoral compris entre la jetée du Moulleau et la résidence Panoramic apparaît peu pertinent au regard du fonctionnement hydrosédimentaire de ce secteur et du retour d’expérience associé aux ouvrages existants. En effet, en l’absence de courant de dérive marqué, une grande partie des mouvements s’effectuent dans le profil et des ré-ensablements resteront nécessaires pour garantir les activités balnéaires sur ces plages. Aussi, il est préconisé de renforcer les suivi topographiques (2 fois par an en dehors des récolements post rechargement) pour optimiser les stratégies de echargement.

Cette étude s’inscrit dans la continuité des précédentes actions entreprises dans ce domaine par le SIBA en tentant d’y apporter plus de réalisme. Son objectif est de produire de nouveaux éléments tangibles permettant de statuer quant à l’incidence sur l’environnement et les usages, du rejet de La Salie. L’accent sera mis sur la situation actuelle mais des éléments et compléments seront également apportés sur les possibles effets de l’évolution de la bathymétrie depuis 8 ans et ceux d’un prolongement en mer de la conduite.

Cette étude s’inscrit dans la continuité des précédentes actions entreprises dans ce domaine par le SIBA en tentant d’y apporter plus de réalisme. Son objectif est de produire de nouveaux éléments tangibles permettant de statuer quant à l’incidence sur l’environnement et les usages, du rejet de La Salie. L’accent sera mis sur la situation actuelle mais des éléments et compléments seront également apportés sur les possibles effets de l’évolution de la bathymétrie depuis 8 ans et ceux d’un prolongement en mer de la conduite.

Cette étude s’inscrit dans la continuité des précédentes actions entreprises dans ce domaine par le SIBA en tentant d’y apporter plus de réalisme. Son objectif est de produire de nouveaux éléments tangibles permettant de statuer quant à l’incidence sur l’environnement et les usages, du rejet de La Salie. L’accent sera mis sur la situation actuelle mais des éléments et compléments seront également apportés sur les possibles effets de l’évolution de la bathymétrie depuis 8 ans et ceux d’un prolongement en mer de la conduite.

Cette étude a pour objet de mesurer, à partir d’images satellites SPOT 5, le déplacement des bancs de sable et d’établir l’hypsométrie SPOT des zones intertidales et subtidales des Passes en utilisant les sondages bathymétrique et les données satellites enregistrées au cours de l’été 2004.

Les  points  de  sondage  bathymétrique  sont  superposés  sur  les  images  satellites.  Les  valeurs d’intensité lumineuse de chaque pixel de l’image sont alors corrélées avec les profondeurs mesurées.
Des équations de calibration sont obtenues. Appliquées à l’ensemble de l’image, elles permettent d’obtenir une cartographie des zones intertidales, là où la vedette de sondage ne peut accéder. 

L’analyse des images satellite entre 1999 et 2004 montre le déplacement progressif vers le sud des bancs et chenaux, à une vitesse d’autant plus grande que ces formes sableuses sont situées face aux houles océaniques. Ce déplacement vers le sud s’explique par le courant de dérive nord-sud induit par le déferlement des houles dominantes, légèrement obliques à la côte. La zone située entre la Pointe du Cap Ferret et le Pyla est occupée en majeur partie par le Banc de Bernet. La sortie de la Passe Sud s’élargit, d’où la possibilité d’une réactivation temporaire de celle-ci.

La comparaison avec les photographies aériennes de 1947 à 1984 permet d’avoir une vue à moyen terme de l’évolution des Passes et de proposer une prévision à court terme. La passe Nord devrait poursuivre sa migration vers le sud, au détriment du Banc d’Arguin qui va aller en s’amenuisant.

L’érosion  de  la  côte  sud  devrait  s’atténuer,  et  la  tendance  s’inverser  avec  une  pro-gradation  du littoral. La Passe Nord se confondra alors avec la Passe Sud qui devient active. La petite Passe située au nord du Banc du Toulinguet deviendra la future Passe Nord alors que le Banc du Toulinguet sera à l’origine de la formation d’un nouveau Banc d’Arguin.

Cette analyse a été faite à partir de cinq images SPOT 5 (de juillet 1999 à août 2003).

Il apparait que le banc en forme de chevron s’est déplacé vers le Sud-Est de 300 m environ, entre 1999 et 2003. Il a fermé le chenal traversier qui séparait cette partie Sud du Banc de Bernet de la Pointe Nord du Banc du Chien. On montre également le déplacement des autres bancs sableux avec notamment l’élargissement d’un lobe de jusant et sa migration vers le sud; et l’élargissement du petit chenal longeant la plage des Abatilles.

Par  rapport  au  16  septembre  2008,  l’image  satellite du  24  juin  2009  montre  des  modifications
morphologiques  importantes  qui  concernent  essentiellement  le  secteur  du  Banc  du  Toulinguet,  le secteur du Banc d’Arguin et la Passe Sud. 

Entre  la  Pointe  du  Cap  Ferret  et  le  Banc  du  Toulinguet,  une  petite  passe  a  diminué  de  largeur  de façon relativement nette, alors qu’une autre plus au Nord semble s’individualiser. 

Le  Banc  d’Arguin  est  stable,  excepté  sur  sa  partie  ouest  où  deux  bancs  se  sont  rapprochés  et  ont émergé. La pointe sud du Banc d’Arguin en face de la Plage du Petit Nice, s’est rapprochée de la côte créant un goulet d’étranglement et un renforcement des courants d’où une forte érosion de la plage du Petit Nice. Un ancien paléosol avec des souches de pins maritimes est maintenant visible en bas de plage.

La largeur de la Passe Sud, au droit de la plage du Petit Nice, était de 520m en mai 2007, de 435m en septembre 2008  et  de  400m en  octobre 2009.  Sa  profondeur  a  augmenté  passant  de  20m  à 24m, mais sa section mouillée (section immergée transverse) a diminué passant de 8200m2 en juin 2007 à 6600m2 en juin 2009 (diminution de 20%). 

La section mouillée de la Passe Nord entre le Banc du Toulinguet et le Banc d’Arguin est encore inférieure bien qu’elle aie augmentée passant de 4690m2 à 5750m2, (augmentation de 23%). A cet endroit, la largeur de la Passe Nord est passée de 460m à 570m. 

Plus au Sud, la plage de La Salie Nord a progressé. La largeur de la plage de La Salie Sud a peu varié.

Deux scénarios sont envisageables dans les années futures: 

1. cette  évolution  pourrait  conduire  à  la  fermeture  de  la  Passe  Sud  avec  un  accolement  du  Banc d’Arguin à la plage du Pilat et du Petit Nice ;
2. La  Passe  Sud  subsiste  malgré  un  rétrécissement  et  le  Banc  d’Arguin  s’allonge  en  diminuant  de largeur, puis disparait et les 2 Passes se réunissent pour en former une seule, comme en 1950.  

Ce  sont  surtout  les  fortes  houles  qui  jouent  un  rôle  important  sur  cette  évolution  et  comme  leur intensité  et  leur  fréquence  sont  imprévisibles,  il  n’est  pas  possible  de  préciser  davantage  les changements à venir.

Le Syndicat Mixte du Bassin d’Arcachon a mis en place un vaste réseau d’assainissement des eaux usées issues des dix communes du Bassin d’Arcachon. Les effluents ainsi traités sont finalement rejeté en mer au niveau du wharf de la Salie.

Or, les évolutions morphodynamiques fortes observées au niveau des passes d’entrée du bassin et des différents bancs et hauts-fonds possèdent une influence forte sur le comportement  hydrodynamique du Bassin d’Arcachon et aux abords du wharf. Le devenir des effluents rejetés par le wharf de La Salie est donc fortement contraint par les conditions hydrodynamiques extérieures, modifiées en permanence par les évolutions constantes des fonds sur ces secteurs.

Afin de disposer d’éléments mis à jour concernant l’influence possible des rejets du wharf de La Salie sur la qualité des eaux marines, le SIBA a confié à SOGREAH différentes études de modélisation courantologique et de suivi des effluents rejetées de manière à connaître et suivre au cours du temps l’évolution de ces rejets.

La liste des études recueillies et analysées dans le cadre de cette note de synthèse est la suivante :

• Wharf de La Salie – Evolution des fonds (juin 1991),
• Etude courantologique du rejet en mer par l’intermédiaire du wharf de La Salie des effluents traités industriels et urbains – Rapport (octobre 1991),
• Etude courantologique du rejet en mer par l’intermédiaire du wharf de La Salie des effluents traités industriels et urbains – Note complémentaire sur l’allongement du wharf (octobre 1991),
• Etude courantologique du rejet en mer par l’intermédiaire du wharf de La Salie des effluents traités industriels et urbains – Actualisation de l’étude de 1991 (novembre 1994),
•  Modélisation numérique de la dispersion des rejets en mer du wharf de La Salie – Rapport (mai 2002),
• Modélisation numérique de la dispersion des rejets en mer du wharf de La Salie sur la base des levés bathymétriques de 2004/2006 – Rapport (avril 2008),
• Modélisation numérique de la dispersion des rejets en mer du wharf de La Salie sur la base des levés bathymétriques de 2004/2006 –Extension du wharf au large – Note technique (septembre 2008).

Cette synthèse des différentes études, réalisées avec une vision actuelle de la problématique, permet de mettre en évidence le rôle joué par les différents paramètres et leurs évolutions au cours du temps sur le transport des effluents du wharf de La Salie. Cette historique des modélisations numériques révèle également les propriétés et les limites des simulations numériques. L'influence des traitements bactéricides mise en oeuvre au niveau des différentes stations d'épuration est par ailleurs visualisé.

Le milieu sableux que constitue le Bassin d’Arcachon, mis à disposition de forces éoliennes et hydrauliques aussi vigoureuses en font un milieu très sensible et en constante évolution surtout au niveau du secteur des passes.

L’étude réalisée en Master 1 sur la gestion « dynamique » des sédiments sableux pour l’entretien des plages et des chenaux du Bassin d’Arcachon mettait en évidence la volonté et la capacité des différents acteurs prenant part à la gestion et à l’entretien du Domaine Public Maritime (DPM), d’accompagner l’action des processus naturels en substituant le couple dragage-remblaiement au couple érosion-sédimentation.

Pour la présente étude réalisée dans le cadre du stage de Master 2 au Syndicat Intercommunal du Bassin d’Arcachon (SIBA), l’Etat, les collectivités locales et les riverains du DPM sont spectateurs des dynamiques agissant au niveau de l’embouchure du Bassin d’Arcachon et tentent de suivre et de comprendre ces évolutions et d’en gérer localement les conséquences.

L’objectif principal du stage est de mettre à profit les relevés bathymétriques réalisés par la Subdivision Territoriale et Maritime du Bassin d’Arcachon (STMBA) et le SIBA pour étudier de manière précise les tendances évolutives des passes mais également des fosses de la bordure littorale orientale du Cap Ferret ainsi que les abords du wharf de la Salie, exutoire du réseau d’assainissement du Bassin d ‘Arcachon.

A la vue des évolutions récentes des passes, les conséquences et les enjeux actuels et futurs, sont dégagés selon les différents secteurs en matière de politique de gestion et de validité des outils et des méthodes utilisés pour appréhender et gérer l'instabilité caractéristique de la zone.