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L’érosion du trait de côte en Normandie a pour origine trois phénomènes principaux : la météorologie marine, le retrait des sédiments – avec, par exemple, pour conséquence leur dépôt (acrétion) en zone navigable - et l’anthropisation du littoral. L’évolution de ces phénomènes semble par ailleurs se dessiner défavorablement.

Dans ce projet, nous proposons d’étudier la fracturation des falaises littorales sous l’influence de l’hydrologie marine et de plateau. Nous nous intéressons plus particulièrement aux falaises à parois verticales de Normandie composées de craie (Seine-Maritime, Pays de Caux) et de calcaire (Calvados, Bessin), où la fissuration peut être particulièrement importante. La compréhension de ce phénomène contribue à l’explication et à l’identification des facteurs accélérateurs de l’érosion des falaises et du déclenchement de mouvements de masse (effondrements brutaux, éboulements, chutes de blocs, …), et par conséquent, du recul du trait de côte normand.

Notre problème scientifique est que, bien que le contrôle majeur des processus structuraux sur l'érosion des falaises soit largement reconnu et que les facteurs exogènes (marins, continentaux et anthropiques) soient bien identifiés, la question de leurs contributions respectives dans le déclenchement des mouvements reste ouverte. Nous proposons donc de déployer, d’une part, une méthodologie de mesures de la surface du plateau, des parois verticales et du platier et, d’autre part, plus en profondeur au sein du massif. Les moyens déployés nécessitent des techniques aériennes, de monitoring de surface dans la fracturation des argiles, et d’imagerie géophysique au sein du massif. La mise en place de ces techniques et d’une méthodologie adaptée devra permettre une meilleure compréhension du transit de l’eau dans ce système.
Notre méthodologie sera appliquée à différents sites de recherches retenus (voir annexes de présentation des sites) (1) pour la diversité des mécanismes (écroulements, effondrements, chutes de blocs) et représentatifs d’environnements aux lithologies contrastés (différents faciès de craies et de calcaires), (2) la disponibilité de bases de données plus ou moins continues de nombreux paramètres sur des périodes de temps supérieures à 5 ans, (3) l’existence sur chacun des sites sélectionnés d’un réseau de surveillance performants pour l’acquisition des données de base (imageries, climatiques, hydrologiques, etc.) et (4) la possibilité de poursuivre aisément le développement et les tests sur des sites sans contraintes majeurs. Ainsi, en favorisant une synergie entre des partenaires issus de communautés différentes (géomorphologues, géophysiciens, hydrogéologues, mécaniciens des sols, modélisateurs, …), le projet DEPHY3GEO offrira un cadre ouvert et structuré pour le développement d’une stratégie en matière de détection et d’étude de la fracturation pour une meilleure définition de la cartographie de l’aléa recul du trait de côte.

L’objectif de ce projet se décline ainsi suivant les work packages suivants :
● WP0 : Coordination du projet ;
● WP1 : Caractérisation de l’hydrologie et de la fracturation par combinaison de méthodes de télédétection, géophysiques, géotechniques et géomorphologiques. Il s’agira d’étudier les processus déclencheur à l’échelle d’un ou plusieurs site(s) particulier(s) ;
● WP2 : Détection/caractérisation de cette fracturation à grande échelle grâce à des méthodes multi-spectrales ;
● WP3 : Évaluation, modélisation et cartographie de l'aléa afin de définir les les secteurs de fortes susceptibilités et le zonage de l’aléa ;
● WP4 : Dissémination et valorisation des résultats.

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Carole Le Guyader travaille avec Zoé Lambert (recrutement CEREMA sur le projet) et le CEREMA : l'analyse conjointe des données de l'infrarouge thermique et du visible en géophysique conduit à une cartographie plus fine de la fracturation des parois verticales : certaines fissures apparentes sur les images du visible ne le sont pas sur les images de l'infrarouge thermique et réciproquement.
Dans ce projet, nous proposons un modèle variationnel mutualisant l'information encodée par ces deux modalités. Il repose sur la décomposition indépendante des images originelles d'une même scène - infrarouge thermique et visible - en la somme d'une composante contenant les fissures obtenue à l'aide d'un opérateur de type variation totale directionnelle et d'une composante incluant l'information restante superflue pour l'analyse. La fusion des résultats obtenus indépendamment pour chaque modalité est ensuite réalisée par le biais d'une technique d'osmose. 

 

Ioana Ciotir a travaillé avec Rim Fayad et le CEREMA dans le cadre de l'étude de la porosité d’un milieux poreux par des méthodes inverses, avec des application dans l’étude des falaises. L'érosion du trait de côte est un phénomène naturel accéléré par le dérèglement climatique et dont l'impact sociétal impose une surveillance a ré-inventer. La construction d’un modèle plus fidèle ainsi que son étude du point de vue théorique et numérique doit permettre une meilleure auscultation et compréhension des phénomènes physiques en jeu.  Dans ce post-doc, nous avons initié divers travaux, et notamment étudié les différents modèles géophysiques qui décrivent l’infiltration de l’eau dans un milieux poreux. En se basant dessus, nous avons d’abord construit un modèle qui décrit l’infiltration de l’eau de pluie, qui tient compte aussi de l'influence de l’accélération gravitationnelle à travers un terme qui est proportionnel à l’humidité. Ensuite, nous nous sommes intéressés à la question du mélange entre cette eau de pluie et de la nappe phréatique avec l’eau de mer salé pour déterminer quelles sont les zones exploitables pour chercher de l’eau potable. Nous avons donc construit un  nouveau modèle décrivant ce phénomène. Pour la suite du projet on souhaite faire l’étude la de consistance mathématique des modèles construits et aussi quelques  simulations numériques sur la suite du projet. Une collaboration a également été initiée avec D. Goreac (Chine).

 

Antoine Tonnoir a travaillé avec G. Sadaka et le CEREMA: Dans le cadre de ce post-doc, nous nous attachons à enrichir le code PylGRIM, développé dans le cadre du projet TéléDéTAC, permettant l’inversion de données géo-électriques. La spécificité de ce code, écrit en Python, est de considérer des géométries de type falaise afin d’être adapté à l’étude du trait de côte Normand. En particulier, une première tâche de ce travail a consisté à adapter la construction du maillage 3D représentant le sol et le sous-sol pour des géométries abruptes (et ainsi éviter d’utiliser un procédé de déformation de maillage qui ne fonctionne pas dans ces cas). Cela a permis d’obtenir des résultats sur des falaises très abruptes comme celles de Sainte-Marguerite sur mer. Une seconde partie du travail s’est portée sur l’amélioration de la vitesse du code. Pour ce faire, plusieurs améliorations notables ont été apportées allant de la parallélisation / vectorisation de portions de codes à l’implémentation de nouveau algorithmes pour résoudre le problème de minimisation apparaissant dans le problème inverse. Le temps d’execution ainsi a pu être réduit d’un facteur 20 ! 

 

Christian Gout a travaillé avec Guzel Khayretdinova et Nathan Rouxelin du LMI sur des modélisations en traitement d'images et approximation de données dans le cadre de ce projet. Le but étant de développer des modélisations sophistiquées afin de traiter les données obtenues dans le cadre de ce projet. Un modéle conjoint gérant segmentation et approximation permet des applications dans un vaste champ applicatif. Ces travaux ont débouché sur un projet PEPS2 du Labex AMIES en lien avec le CEREMA. Ces travaux ont également donné lieu à deux publications.

Christian Gout et Antoine Tonnoir ont également travaillé avec Augustin Leclerc et Antoine Tonnoir sur le développement de méthodes d'approximation (ondes) et la mise en place de la journée finale du projet en décembre 2024.

 

- Rim Fayad (1 an - postdoc sur le projet), travail avec Ioana Ciotir.

- Augustin Leclerc (1m - IR sur le projet), travail avec Christian Gout et Antoine Tonnoir.

Source: Pylgrim - Antoine Tonnoir - Décembre 2024

 

	Camera Infra Rouge DEFHY3GEO INFRATEC Battery et Panneaux JACKERY
	Station calcul (HPC)
	Ordinateur portable DEFHY3GEO
	Station Imagerie

 

 

 

 

 

Budget global : 738 000€

Dates : du 01/01/2022 au 31/12/2024.

Porteur du projet global : R. Antoine (CEREMA)

Porteur (INSA Rouen) : C. Gout (LMI)

Contacts scientifiques CEREMA : Raphaël Antoine et Cyrille Fauchard
Contacts scientifiques LETG : Olivier Maquaire et Stéphane Costa

Contacts scientifiques LMI : Christian Gout et Antoine Tonnoir

Contact scientifique M2C : F. Rejiba

 

Détection et Étude de la Fracturation par approche HYdrologique, GEOmorphodynamique, GEOlogique et GEOphysique

DEFHY3GEO is co-financed by the European Union with the European regional development fund (ERDF) and by the Normandie Regional Council

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