Multiscale analysis of the morphodynamics of an artificial beach, Western Outer harbour of Dunkirk (North of France).
Analyse multi-échelle de la morphodynamique d'une plage artificielle, Avant-port Ouest de Dunkerque (Nord de la France).
Résumé
Summary The Clipon beach is a13 km long artificial beach, created in the 1960s, following the extension of Dunkirk harbour. This study is based on a multiscale approach: a temporal scale extending from half a century to the tidal period, and a spatial scale going from the analysis of the morphological dynamics of the whole beach (104 m) to the examination of the morphosedimentary processes of elementary landforms like intertidal bars (101 - 102 m). The large-scale analysis concerns (1) coastline evolution during the successive stages of harbour extension, and afterward, using a series of vertical aerials photographs, (2) nearshore and foreshore bathymetry during and after the harbour development, as well as (3) modelling of wave propagation over different historical bathymetries, which allowed to assess the variability of wave impact along the shore with changing seabed morphology. In order to increase our understanding of the beach morphodynamics, a series of field surveys were conducted from 2003 until 2007 during which hydrodynamic and topographic measurements, as well as sediment sampling, were carried out. The wave and current data obtained on the beach and shoreface were used in conjunction with meteorological data to analyze the hydrodynamics of the coastal system. This analysis showed the dominance of eastward-directed flood currents, but also the existence of a counter current associated with the presence of the eastern pier of the outer harbour. The results of the morphometric analysis of the beach showed a large spatial variability of the general shape and width of the intertidal zone. At the annual time scale, the nearshore zone is characterized by significant erosion, which can reach 0.3 meter per year. Monthly beach profile measurements revealed that the various morphological zones of the beach experienced distinct morphodynamic behaviours in response to the forcing conditions that occurred during the surveys: flattening of the beach during the periods of high wave energy and development and onshore migration of intertidal bars during fair-weather conditions. The analysis of potential sediment transport shows that a weak eastward transport takes place during low energy conditions. The most important transport occurs during high energy conditions during which wind can strongly reinforce tidal and wave-induced. During conditions of strong winds from the north, a seaward-directed undertow develops over the whole beach, inducing offshore sediment transport to the lower beach and nearshore. All these results suggest that the Clipon beach is a semi-closed sediment cell showing a trend towards a negative sediment budget.
Résumé La plage du Clipon est une plage artificielle de 13 km de long, créée à partir des années 1960, suite à l'extension du Port de Dunkerque. Notre étude est basée sur une approche multi-échelle : une échelle temporelle s'étendant du demi-siècle à la période d'une marée, et l'échelle spatiale allant de l'analyse de la dynamique morphologique de l'ensemble de la plage (104 m) à l'examen des processus morphosédimentaires au niveau de formes élémentaires comme les barres intertidales (101 - 102 m). L'analyse à grande échelle concerne (1) les variations du trait de côte lors des différentes phases d'extension du port, et suite aux travaux d'extension à l'aide d'un suivi chronoséquentiel de photographies aériennes verticales, (2) l'évolution de la bathymétrie proche de la côte au cours des aménagements portuaires et suite à ces aménagements, ainsi que (3) la modélisation de la propagation des houles sur des bathymétries datant de différentes époques, ce qui a permis d'apprécier la variabilité dans le temps de l'impact potentiel des houles à la côte au fur et à mesure que les fonds se sont modifiés. Plusieurs campagnes de mesures hydrodynamiques, topométriques et de transport sédimentaire ont été effectuées de 2003 à 2007 dans le but de mieux comprendre la morphodynamique de la plage. Les données de houle et de courant obtenues sur l'estran et dans les petits-fonds ont été utilisées conjointement aux données météorologiques pour réaliser une analyse de l'hydrodynamique du système côtier. Cette analyse a mis en évidence la dominance des courants de flot, dirigés vers l'est, mais aussi l'existence d'un contre-courant associé à la présence de la jetée est de l'avant-port. Les résultats de l'analyse morphométrique de l'estran montrent une grande variabilité spatiale de la forme générale et de la largeur de la plage. A l'échelle annuelle, l'avant-plage proche subit une érosion pouvant atteindre 0,3 mètre par an. Le suivi mensuel des profils de plage a permis d'observer la réaction des différentes zones morphologiques de l'estran face aux conditions rencontrées pendant les campagnes de mesure : lissage de l'estran lors des périodes de forte énergie et développement et migration des barres vers le haut de plage par temps plus calme. L'analyse des transports sédimentaires potentiels montre un transport faible dirigé essentiellement vers l'est lors des périodes de temps calmes. Les transports les plus importants s'effectuent principalement lors de conditions de forte énergie, pendant lesquelles le vent peut fortement renforcer les courants tidaux et les courants de houle. Lors des conditions de fortes agitations de secteur nord, un courant d'undertow se met en place sur l'ensemble de la plage entraînant un déplacement des sédiments vers le bas de plage et l'avant-plage. L'ensemble des résultats recueillis permet de définir la plage du Clipon comme une cellule sédimentaire quasi-fermée montrant une tendance vers un bilan sédimentaire négatif.