WAVE REDUCER ENERGY RECHERCHE

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1 RECHERCHE Plusieurs études ont été menées ces dernières années sur les structures conventionnelles (barrières immergées) utilisées dans le cadre de la protection de la côte (littoral). Ces études ont montré que les brise-lames induisent une augmentation du niveau de l eau ainsi que des courants sagittaux. Ces phénomènes sont connus de l ensemble du monde scientifi que. Ils proviennent de la différence du fl ux d énergie pendant une vague. La différence d énergie cinétique entre la masse d eau qui entre et celle qui sort est compensée par une augmentation de l énergie potentielle de la masse d eau derrière les barrières : l augmentation du niveau de l eau (illustration 1, Fonctionnement d un brise lames). En fait, la présence de la barrière immergée constitue un obstacle au fl ux d eau directement en direction de la haute mer, forçant l eau qui est bloquée dans les ouvertures à travers les brise-lames et communiquant une vitesse importante aux courants : les courants sagittaux (illustration 2, Courants sagittaux au large). L étude a commencé en 2004 lorsque CPS a chargé le département d hydraulique de l Université d Ancône d évaluer des structures côtières novatrices. Cette étude ( Étude de systèmes novateurs à utiliser en remblayage de protection de plages érodées ) a permis d identifi er une nouvelle structure (illustration 3, Schéma de structure), développée au départ par des chercheurs universitaires japonais en vue d assurer de bonnes prestations du point de vue du champ hydromorphodynamique induit et de la protection de la plage.

2 La structure étudiée par les chercheurs japonais est composée de 4 lames inclinées (illustration 4, Schéma du WRE), dont l inclinaison vers la mer est à l origine de la diminution du niveau dans la zone côtière. Le comportement induit par la structure est à l opposé de l augmentation du niveau causée par les barrières immergées traditionnelles. Il ressort de l étude que l effi cacité du design est optimale avec une inclinaison des lames de 45 (illustration 5, Résultats des études menées au Japon), par rapport à des lames dont l inclinaison Θ est égale 0, 15, 30.

3 PROJET DE RECHERCHE Sur base des études préliminaires, CPS a décidé de mener des recherches plus approfondies de la structure par modélisation numérique et physique, en collaboration avec des experts en ingénierie côtière et maritime et avec les laboratoires d ingénierie hydraulique de certaines universités. Wave Reducer Energy est un produit né de la recherche que CPS développé dans le but d offrir des solutions novatrices personnalisées pour la protection maritime et côtière. MODÉLISATION NUMÉRIQUE La première évaluation des études menées au Japon a été faite en ayant recours à la modélisation numérique. L étude concernait la vague perpendiculaire incidente sur le produit conçu: l étude japonaise a été reproduite dans le cas idéal d absence de courant littoral. Les simulations du modèle étaient relatives à celles d une barrière immergée avec lame inclinée à 90 ; elles visaient à vérifier la capacité de la structure à réduire le mouvement des vagues, afin de souligner les effets sur le niveau moyen de la mer et les caractéristiques du flux sur la structure, dans les passages au travers des structures et dans la zone comprise entre les barrières et le littoral (Illustration 6, Modèle numérique érosion sédimentation) Les comparaisons avec les barrières traditionnelles ont permis, sur base des simulations effectuées, de déterminer que la capacité à réduire les vagues était suffi sante et que le champ hydrodynamique induit, très complexe, différait fortement du champ induit par une barrière immergée traditionnelle. Dans tous les cas, on constate, avec les lames à 90, une augmentation du niveau de la mer entre les structures et le littoral : c est l augmentation du niveau dans tous les événements modélisés. Ce modèle a, par conséquent, démontré la fi abilité des études publiées en 1996.

4 ESSAIS PHYSIQUES DANS UN CANAL D AMENÉE À FOND PLAT ET FIXE Deux types de structure ont été testées au laboratoire de l Università Politecnica della Marche à Ancône; l une avec les lames inclinées à 90 et l autre avec les lames inclinées à 45. Les tests ont mis en lumière les comportements suivants. Structure avec des lames inclinées à 90 (illustration 7, Essais de canal d amenée avec lames à 90 ) : est égal à un brise-lames immergé,en terme de coeffi cient de transmission de l énergie de la houle; induit une augmentation du niveau de l eau dans la zone côtière ; induit des lames de houle, détectées par la modélisation numérique. Structure avec des lames inclinées à 45 (illustration 8, Essais de canal d amenée avec lames à 45 ) : est égal à un brise-lames immergé,en termes de coeffi cient de transmission de l énergie de la houle; induit une diminution du niveau de l eau dans la zone côtière ; induit des lames de houle, détectées par la modélisation numérique, d une façon différente de celle de la structure avec lames inclinées à 90. La structure à 45 offre donc un potentiel de dissipation, comme les brise-lames immergés. Cepandant, comme elle crée une turbulence très différente de celle des brise-lames immergés classiques, elle induit non pas une augmentation, mais une diminution du niveau de l eau.

5 ESSAIS PHYSIQUES DANS UN CANAL D AMENÉE À FOND MOBILE Les essais réalisés au laboratoire du département d hydraulique côtière (LIC) de Bari (illustration 9, Essais de canal d amenée avec fond mobile et lames à 45 ) confi rment les résultats obtenus au laboratoire d Ancône. Dans le canal d amenée à fond incliné mobile, les structures avec lames inclinées à 45 ont induit une diminution de niveau comme détecté dans le canal d amenée d Ancône. De plus, ce test a souligné la capacité de cette structure à retenir le sable. DESCRIPTION Le Wave Reducer Energy, un produit développé pour les travaux de génie civil côtiers et maritimes, est utilisé dans le cadre de la protection du littoral. Il est constitué d éléments préfabriqués en béton armé. La structure offre une haute résistance aux charges cycliques dues aux mouvements des vagues. Le dissipateur est composé de 2 parties : une base rectangulaire et une lame, à assembler solidement à l aide d une tige de façon à ce qu elle soit inclinée à 45 (illustration 10, Axonométrie du WRE).

6 Les éléments pèsent environ 8 tonnes et mesurent 1,5 m de haut, 6 m de long et 2,35 m de large. Ils sont placés en série de 4 (illustration 11, Axonimétrie des 4 éléments du WRE), formant ainsi un module de 24 m de long. La structure fi nale est obtenue en plaçant les modules côte à côte. PRÉPARARTION DE LA ZONE DE DE POSE La surface sur laquelle le WRE sera installé doit être préparée : elle doit être plane, sans obstacles présentant un risque pour la structure. Il faut donc niveler le fond de façon à enlever la couche de surface et à donner, à toute la zone, la même profondeur. PROTECTION CONTRE L AFFOUILLEMENT Une fois préparée, la zone de pose doit être équipée d un système anti-affouillement afi n de protéger les fondations (géotextile, matelas fi ltrant ou système de végétation).