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
sous-action 1.2.2 Suivi d'un cordon dunaire de l'Ile de Noirmoutier  Sergio Palma-Lopes, Clara Jodry

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Dune de L'Hommée sur l'Ile de Noirmoutier (85) -  resp. S. Palma Lopes - co-auteure C. Jodry


Bien que certaines données historiques et géotechniques étaient disponibles, aucune mesure géophysique n'avait encore été menée sur ce site atelier avant le projet RS2E-OSUNA. Une première phase de caractérisation par IRE et profilages électromagnétiques a été menée au cours d'un stage de Master 2 en 2012 (E. Buannic). Puis de nombreuses autres mesures géophysiques et observations directes ont été réalisées à partir de 2013 (thèse de C. Jodry) pour caractériser le fonctionnement de ce site et développer la méthodologie de suivi temporel par IRE.


Mise en évidence de la complexité du site

Les différents résultats géophysiques et géotechniques ont montré que ce site était complexe (fig. 1.2.6) :

- contexte géologique particulier avec une couche argileuse peu profonde impactant considérablement le fonctionnement hydrogéologique ;

- milieu ne pouvant être approximé par un modèle 2D du fait de la variabilité latérale de la hauteur du toit de la couche argileuse ;

- redéfinition de la zone d'étude autour de la dune grise (située entre les abscisses -35 m et 0 m de la coupe fig. 1.2.6 à droite) du fait des éléments qui précèdent, ainsi que de l'épaisseur de la dune blanche et la présence de ganivelles qui rendent la méthode IRE difficilement applicable sur la zone d'étude initiale (autour de la dune blanche). Cette caractérisation a également permis l'implantation de 5 piézomètres instrumentatés permettant de suivre les variations dans la nappe d'eau salée captive et profonde (aquifère calcaire) et dans la nappe plus superficielle dans le sable dunaire au-dessus de la couche argileuse : suivi des paramètres charge hydraulique, conductivité et température de l'eau.


Figure 1.2.6 : A gauche : vue aérienne du site de l'Hommée en coordonnées Lambert-93 de la position des points de sondages mécanique (points bleus), des points de tarière à la main (tm, points rose) et des points de pénétromètre dynamique (Tp, points verts). A droite : coupe transversale Ouest-Est de la géologie du site de l'Hommée montrant la variabilité de l'altitude du toit de l'argile au droit des sondages mécaniques et manuels sous la dune grise (côté Est).


Suivi temporel par IRE 2D et influence de la marée


Figure 1.2.7 : Coupes de résistivité obtenues par inversion 2D des données de marée basse (situation de référence Tps1, en haut) suivie des coupes de différences relatives entre les résistivités inversées indépendamment (à gauche), en cascade mode 1 (au milieu) et cascade mode 2 (à droite) du Tps considéré et le Tps de référence, pour la ligne longitudinale.

 

Sur la base d'un protocole expérimental visant à effectuer un suivi temporel par IRE de cette nouvelle zone d'étude, optimisé  par un travail de stage de Master 2 en 2014 (K. Morandière), des acquisitions IRE 2D de type Wenner-Schlumberger ont été réalisées sur des demi-cycles de marées (acquisitions à fréquence horaire de basse mer à pleine mer) à différentes dates correspondant à de forts marnages (coefficients de marée). Après qualification de la qualité des données de résistivité apparente et de leurs variations temporelles (de faibles et bruitées à nettement significatives et spatialement cohérentes), plusieurs stratégies d'analyse par inversion temporelle ont été comparées (pour une série temporelle à une date donnée) : 1) inversions séparées des jeux de données de chaque horaire de marée, 2) inversions conjointes avec contrainte temporelle par rapport au temps initial de la série (cascade mode 1) et 3) inversions conjointes avec contrainte temporelle par rapport au temps précédent de la série (cascade mode 2).

 


Figure 1.2.8 : Coupes de résistivité obtenues par inversion 2D des données de marée basse (situation de référence Tps1, en haut) suivie des coupes de différences relatives entre les résistivités inversées indépendamment (à gauche), en cascade mode 1 (au milieu) et cascade mode 2 (à droite) pour heure et la référence, pour la ligne transversale.

 

Les résultats sont présentés sur la figure 1.2.7 pour la ligne d'électrodes longitudinale (parallèle au cordon dunaire) et sur la figure 1.2.8 pour la ligne d'électrodes transversale à la dune. Si tous ces résultats montrent une augmentation de l'amplitude des variations de résistivité inversée au cours du demi-cycle de marée, on observe des différences notoires entre les stratégies d'analyse. En confrontant ces résultats aux relevés de l'instrumentation dans les 5 piézomètres, ainsi qu'à des données météorologiques issues d'une station voisine, il a été conclu que la stratégie d'inversion temporelle en cascade mode 2 fournissait clairement les résultats les plus plausibles. Ces relevés semblent montrer également que sur ce site, l'intrusion marine n'atteint pas la nappe d'eau dans le sable dunaire sous la dune grise, du moins à l'échelle d'un simple cycle de marée. Par contre, les mesures géoélectriques ainsi que les inversions temporelles (cascade mode 2) semblent montrer des variations de résistivité significatives dans la couche sableuse non saturée. Une instrumentation de cette zone (sonde de teneur en eau et de température) directement dans cette épaisseur de sable dunaire non saturé, et un suivi temporel à l'échelle des saisons, permettraient probablement d'expliquer ce comportement des propriétés électriques et de le relier (ou non) au phénomène de marée et aux paramètres environnementaux et météorologiques.