REPOBLIKAN’I MADAGASIKARA Tanindrazana – Fahafahana – Fahamarinana UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT : BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS Mémoire de fin d’Etudes en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur

Présenté par Mademoiselle RAKOTONAIVO Lala Nirina Promotion 2005

REPOBLIKAN’I MADAGASIKARA Tanindrazana – Fahafahana – Fahamarinana UNIVERSITE D’ANTANANARIVO ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT : BATIMENT ET TRAVAUX PUBLICS Mémoire de fin d’Etudes en vue de l’obtention du diplôme d’Ingénieur

par Mademoiselle RAKOTONAIVO Lala Nirina

Membre de Jury :

Président : Monsieur RANDRIANOELINA Benjamin Rapporteur : Monsieur RAKOTOARIVELO Rivonirina Encadreur : Monsieur RABARY Germain

Examinateurs : Monsieur RABENATOANDRO Martin Monsieur RANDRIATSIMBAZAFY Andrianirina Monsieur RAKOTOMALA Jean Lalaina

Date de soutenance : 21 Décembre 2005

REMERCIEMENTS :

Le présent mémoire est le fruit d’un travail basé sur nos acquis théoriques de la formation en « Bâtiment et Travaux Publics » de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, des recherches documentaires, et d’entretien avec diverses personnes des organismes compétents.

Aussi tous ceux qui ont contribué directement, ou indirectement, à l’élaboration de cet ouvrage, trouvent ici l’expression de notre reconnaissance et nos sincères remerciements.

Nous exprimons notre gratitude envers : - Monsieur RANDRIANOELINA Benjamin, Directeur de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, - Monsieur RABENATOANDRO Martin, Maître de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo et Chef de département de la filière Bâtiment et Travaux Publics, - Monsieur RAKOTOARIVELO Rivonirina, Maître de conférences à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo et Rapporteur du présent mémoire ; ses conseils et directives nous ont facilités l’élaboration de cet ouvrage ; - Monsieur RABARY Germain de l’APMF, qui a bien voulu nous assister de très près malgré ses lourdes tâches ; - Aux honorables Membres du Jury qui ont bien voulu accepter d’examiner ce mémoire ; - A tous les professeurs de l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo à qui nous devons l’essentiel de notre formation et qui nous ont dispensé de leur savoir, savoir- faire, savoir être. - Monsieur Serge Lala RAKOTOSON et la société SOMEAH ; - Monsieur Arnaud BANA de CETMEF et toutes ses équipes ; - Monsieur Sébastien DUPRAY, responsable de la section « Essais et Recherches » du CETE de Lyon – LRPC – Groupe Mécanique des Roches.

Nous ne pouvons non plus ne pas remercier nos parents et nos proches qui nous ont toujours soutenu moralement et matériellement. Et aussi, à nos amis qui nous ont apportés leur aide, et pas la moindre. MERCI A TOUS RAKOTONAIVO Lala Nirina

SOMMAIRE

Liste des abréviations Liste des figures Liste des tableaux Notations et symboles

INTRODUCTION PREMIERE PARTIE : Généralité sur la protection du littoral Chapitre I : Régimes et défenses des côtes Chapitre II : Protection du littoral malgache.

DEUXIEME PARTIE : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral Chapitre I : Spécifications des enrochements Chapitre II : Les enrochements dans les ouvrages Chapitre III : Constitution de l’ouvrage Chapitre IV : Dimensionnement

TROISIEME PARTIE : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga Chapitre I : Conditions naturelles Chapitre II : Evolution du littoral Chapitre III : Dimensionnement des ouvrages.

QUATRIEME PARTIE : Considérations environnementales Chapitre I : Cadre institutionnel et législatif de l’environnement Chapitre II : Contexte et justification du projet Chapitre III : Les mesures des impacts et amélioration

CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES LISTE DES ABBREVIATIONS

BCEOM : Bureau Central d’Etudes Territorial d’Outre-mer CCTP : Cahier des Clauses des Techniques Particulières CEM : Coastal Engineering Manual CERC : Coastal Engineering Research Center CETMEF : Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales CIRIA : Construction Industry Research and Information Association DAO : Dossier d’Appel d’Offre EIE : Etude d’Impact Environnemental LCHF : Laboratoire Central d’Hydraulique Français LNH : Laboratoire National d’Hydraulique LRPC : Laboratoire Régional des Ponts et Chaussées MECIE : Mise En Compatibilité de l’Investissement avec l’Environnement NCM : Niveau de Côte Marine PAE : Plan d’Action Environnemental PBMVE : Plus Basse Mer de Vives Eaux PBMME : Plus Basse Mer de Mortes Eaux PHMVE : Plus Haute Mer de Vives Eaux PHMME : Plus Haute Mer de Mortes Eaux PPR : Plans de Prévention du Risque PREE : Programme d’Engagement Environnemental PUDi : Plan d’Urbanisme Directeur SHOM : Service Hydrographique de la Marine SOGREAH : Société Grenobloise d’Aménagement Hydraulique SOMEAH : Société Malgache d’Etude et d’Aménagement Hydraulique SPM : Shore Protection Manual LISTE DES FIGURES

Figure 1.a : Plage dans un stade primitif de développement 2 Figure 1.b : Plage dans un stade avancé de développement 2 Figure 2.a : Effet d’un épi en régime de charriage 8 Figure 2.b : Effet d’un épi en régime de suspension 8 Figure 3 : L’érosion à Morondava et dans ses environs 12 Figure 4 : Des enrochements artificiels 27 Figure 5 : Caractéristiques dimensionnelles des Core-Loc 29 Figure 6 : Variation de l’indice de continuité en fonction de la porosité n pour des roches poreuses et fissurées 37 Figure 7 : Rapport dimensionnel d’un enrochement 42 ρ a 3 Figure 8 : courbe donnant  ρ  en fonction de ρ (t/m3) Annexe  a − 1 a  ρ   w  Figure 9 : Hauteur maximale de déferlement en fonction de la profondeur en pied d’ouvrage Annexe ′ Figure 10 : Rapport H d H 0 en fonction de H d g T ² Annexe ′ Figure 11 : Hauteur déferlante en fonction de H 0 g T ² Annexe = Figure 12 : Variation du coefficient k d d H d (β ≤ k ≤ α) en fonction de H d / g T ² Annexe Figure 13 : Run-Up pour différents auteurs 68 Figure 14 : Valeur de P en fonction de la composition de la structure 72 Figure 15 : Localisation générale du site 74 Figure 16 : Localisation du site (extrait de la carte SHOM 6077) 75

Figure17 : Run-Up sur une pente lisse et imperméable ds/H’0 = 0,8 Annexe

Figure 18 : Run-Up sur une pente lisse et imperméable ds/H’0 = 2 Annexe Figure 19 : Coefficient de correction k du run-up due aux effets d’échelle Annexe

Figure 20 : Valeur de α et Q0* Annexe Figure 21 : Profil type de l’ouvrage de protection du littoral de Mahajanga Annexe Figure 32 : Caractéristiques dimensionnelles des coffrages de Core-Loc 107 Figure 23 : Délimitation du site 121 LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Caractéristiques de la marée de Morondava 14 Tableau 2 : Valeurs des caractéristiques mécaniques des roches 36 Tableau 3 : Masse volumique des roches saines et Indice de continuité des roches non fissurées 40 Tableau 4 a : Les valeurs de kd extraites du tableau de Hudson en tenant compte de l’angularité 55 Tableau 4.b : Valeurs de kd obtenues par Hudson et utilisées dans l’interprétation des essais LNH 55 H 3 Tableau 5 : Annexe cot g α Tableau 6 : Les valeur de a, b, c et d pour différentes fréquences du dépassement p 68 Tableau 7 : Caractéristiques de la marée de Mahajanga 80 Tableau 8 : Synthèse des aspects érosifs reconnus sur le littoral de Mahajanga 83 Tableau 9 : Description des ouvrages existants 86 Tableau 10.a : Houle du site - Avril à Septembre 87 Tableau 10.b : Houle du site - Octobre à Mars 87 Tableau 11 : Variation du débit de franchissement en fonction de la crête de talus et de la vitesse du vent 99 Tableau 12 : Répartition spatiale de la Population 128 Tableau 13 : Evolution de la population 128 Tableau 14 : Production industrielle 129 Tableau 15 : Société ayant une base à terre 129 Tableau 16 : Activités à caractère familial 130 Tableau 17 : Exportation par opérateurs 1999 130 NOTATIONS ET SYMBOLES

m : la masse de l’élément en t ;

ρa : masse volumique apparente du matériau en t/m3;

ρw : masse volumique de l'eau en t/m3 ;

Ic : indice de continuité ;

Df : degré de fissuration ;

Dh : Deval humide ; E : module d’élasticité ;

Rc : compression simple ;

RT : traction simple ;

VLm : vitesse de propagation de l'onde longitudinale ;

VLc : vitesse de propagation théorique ; L : la plus grande dimension du bloc ; G : la plus grande dimension mesurable perpendiculaire à la direction de L ; E : la plus grande dimension perpendiculaire au plan formé par L et G ; W : poids du bloc en t ; H : hauteur de la houle en m ; T : période de la houle en s ; L : la longueur d’onde de la houle en m ;

Hd : hauteur de déferlement de la houle en m ;

Hs : hauteur significative de la houle en m ; kd : coefficient de stabilité ;

W50 : masse moyenne en t ; kRR : indice de stabilité, Ns : nombre de blocs par unité de surface.

INTRODUCTION

Madagascar est une île dont la zone côtière abrite une part significative de la richesse économique et écologique, et représente un potentiel à la fois immense et très menacé pour le développement futur du pays.

Les littoraux se trouvent à l’interface d’actions et pressions naturelles (météo marines pour l’essentiel) ou anthropiques (aménagements, exploitations...). Parmi les littoraux, les plages sableuses et leurs annexes sédimentaires sont les plus convoitées et leur fort potentiel socio-économique dans les régions insulaires tropicales devrait amener les autorités concernées à tout mettre en oeuvre pour préserver au mieux, leurs fragiles équilibres sédimentaires.

L’érosion littorale est une forme de dégradation mécanique qui se manifeste par un recul du trait de côte. Présente à toutes les échelles d’espace et de temps, elle est l’expression de processus morphodynamiques affectant l’interface terre /mer / atmosphère. Elle est naturelle mais peut être déclenchée et souvent accélérée par des interventions humaines.

L'érosion du littoral inquiéterait peu si elle ne concernait que quelques rivages. Mais en menaçant les constructions «pieds dans l'eau», elle menace aussi le bénéfice des entrepreneurs, l'intérêt des communes et, a fortiori, celui des riverains.

Jusqu’à une date récente, le problème de l’érosion du littoral à Madagascar ne semble pas avoir retenu l’attention soutenue du Gouvernement pour aboutir à des travaux efficaces et sérieux des côtes menacées, dont les problèmes sont connus depuis longtemps. C’est pourquoi dans le présent mémoire, intitulé « OUVRAGES EN ENROCHEMENT EN PROTECTION DU LITTORAL A MADAGASCAR », nous abordons essentiellement des ouvrages longitudinaux en enrochement dans la protection du littoral pour renforcer nos connaissances sur ces ouvrages. L’objectif principal que l’on se fixe est de mettre en exergue les différentes méthodes de détermination des poids des blocs entrant dans la construction d’un ouvrage en enrochement. L’intérêt réside dans la recherche de la méthode combinée donnant un poids minimal pouvant faire face aux attaques incessantes de la mer pour une hauteur de vague donnée.

Pour ce faire, nous avons subdivisé cet ouvrage en quatre grandes parties :

R. Lala Nirina 1 BTP 2005 La première partie aborde les généralités sur la protection du littoral, comprenant l’aperçu général sur les régimes et défenses des côtes. La seconde partie concerne l’ouvrage longitudinal en enrochement et ses constitutifs. La troisième partie traite une étude de cas de la protection du littoral de Mahajanga selon les conditions du site. La quatrième partie comporte les considérations environnementales de ces genres d’interventions.

R. Lala Nirina 2 BTP 2005 PARTIE I - GENERALITES SUR LA PROTECTION DU LITTORAL

Partie I : Généralité sur la protection du littoral

Sous l’influence de la mer et du vent, les côtes sont en continuel changement. Cette transformation tend à organiser les côtes en amoindrissant les zones convexes et en remblayant les zones de concavité de la côte (compensation volumétrique). Elle peut pourtant se manifester localement par des évolutions rapides préjudiciables aux activités humaines non seulement en cas de sédimentation mais encore en entaillant des terrains déjà occupés et édifiés ou en diminuant le potentiel de terrains aménageables.

La capacité d'une zone littorale à résister à l'érosion est liée à la présence de matériaux mobilisables (sables, graviers, galets). Empiriquement, la perte annuelle de volume est convertie en perte annuelle de largeur en admettant que la perte d’un m3 de matériaux de plage est équivalente à la perte de 0,125 m² de surface de plage, au niveau de la berme. Cette règle est applicable en premier lieu sur un littoral exposé. Mais qu'il soit naturel ou construit, le territoire en bordure de mer est fréquemment soumis à l'érosion et sa protection engage des choix parfois irréversibles.

R .Lala Nirina 3 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

CHAPITRE I – REGIME ET DEFENSE DES COTES

I- REGI ME DES COTES :

A- Morphologie côtière :

Les figures 1.a et 2.b ci-après, selon Johnson, montrent la définition des différentes parties d’une côte au stade primitif et à un stade avancé de développement.

Figure 4.a : Plage dans un stade primitif de développement

Figure 1.b : Plage dans un stade avancé de développement

Johnson a classifié les côtes suivant la variation relative de la mer et de la terre. Ainsi, il a attribué le nom de : - Côte de submersion correspondant à un relèvement du niveau de la mer ; - Côte d’émersion, à celui du relèvement du niveau terrestre comportant des barres des plages ; - Côte de type mixte où il y a l’action de la mer sur la plage.

Mais il y a aussi la classification de M. LEPETIT. Les côtes sont : - soit à prédominance érosives : o côtes rocheuses pratiquement stables ; o côtes à falaises érodables ;

R .Lala Nirina 4 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

o côtes rocheuses avec petites plages de sable. Seules les côtes à falaises qui ont une évolution rapide.

- soit à prédominance sédimentaires : o côtes sableuses avec ou sans dunes ; o estuaires, embouchures, deltas, graus. Ce sont des côtes sièges de phénomènes dynamiques, sources d’érosions locales (origine des problèmes d’érosion les plus nombreux).

B- Action des différents facteurs agissant sur l’équilibre littoral:

La mer passe son temps à remuer et reclasser les matériaux du fond sans arrêt, en portant vers le large les matériaux les plus fins. Mais on pourrait définir un profil d’équilibre sur lequel la surface des matériaux tendrait à s’adapter si le mouvement de la mer était permanent. Ce profil limite est formé schématiquement de : - une partie concave toujours submergée, s’étalant du plateau continental à la laisse de basse mer ; - une partie rectiligne, à faible pente, s’étendant de la laisse de basse mer à la limite extrême d’action des vagues à haute mer ; - une partie abrupte toujours émergée, appelée microfalaise, à la limite de l’action des vagues de haute mer.

1. La Houle :

La houle est un ensemble de vagues enclenchées sur des dizaines voire des centaines de kilomètre. Elle est définie par sa direction (Est, Ouest, ...) et sa hauteur (1 mètre, 2 mètres, ...). La houle se forme au milieu de l'océan ou de la mer; il faut pour cela un conflit de masses d'air pour qu'il y ait formation d'une dépression et donc générant des rafales de vent au niveau de l'eau : la houle est formée. Reste à savoir la taille de la houle ; elle dépend de la profondeur de l'eau ; plus le sol s'enfonce dans l'eau, plus la houle aura une chance d'être grande.

La houle classe les matériaux de plage comme suit : - les matériaux les plus fins sont transportés vers le large ;

R .Lala Nirina 5 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

- les matériaux grossiers (galets) sont abandonnés sur place après déferlement des vagues formant ainsi des barres de lévigation.

1.1- Action des houles frontales :

L’action des houles frontales se manifeste par un déplacement des matériaux dans le profil conduisant à un triage granulométrique avec ou sans formation de rides. Le déferlement sépare les zones près du rivage en deux masses d’eau bien distinctes. Un transport vers le rivage s’effectue de la zone de déferlement à la terre et vers le large au-delà de cette zone.

1.2- Action des houles obliques :

Elles sont à l’origine d’un transport important parallèle au rivage. Ce transport a lieu selon plusieurs mécanismes, sur l’estran, par jet de rive et dans les rouleaux.

1.2.1- T ransport par jet de rive :

Le jet de rive est dû à l’ascension et à la descente des rouleaux déferlants, expliquant le transport en dents de scie des sables sur l’estran, ainsi que pour les galets.

1.2.2- T ransport par les rouleaux :

Ces transports d’eau portent le nom de long-shore currents, transports légèrement pulsatoires le long de trajectoires plus ou moins hélicoïdales d’axe parallèle au rivage. Le maximum de débit de sable se situe dans la première ligne de rouleaux.

C’est le facteur prépondérant de mise en suspension et de transport par charriage des matériaux.

2. Le Courant :

Un certain nombre de courants sont dus à la houle : le courant littoral (ou longshore current) dit ci-dessus, les rip-currents et les courants d’expression latérale ou courant de houle. Mais il y a aussi le courant de marée.

R .Lala Nirina 6 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

2.1- Rip-currents :

Ce sont des jets concentrés qui entraînent l’eau vers le large de part la zone de déferlement. On leur attribue le creusement de petites ondulations et dépressions perpendiculaires à la côte.

2.2- Courant de houle :

Les courants d’expansion latérale sont dus à la surcôte du niveau de l’eau entre zones inégalement agitées. Les matériaux transportés sont déposés dans des zones plus abrités où le courant de houle les dépose.

2.3- Courant de marée :

Le courant de flot et de jusant conduit les sables dans un va et vient. Ces courants érodent généralement les côtes dans les zones où leur vitesse est la plus élevée et déposent dans les zones de moindre vitesse.

3. Le Vent :

Il a une influence sur le transport du sable de l’estran. D’une part, il dessèche le sable permettant ainsi son transport, d’autre part, il assure ce transport.

4. Les facteurs humains :

Prélèvements ou apports de matériaux sur les côtes, bâtiments modifiant localement le régime de vents, digues, épis,…

C- Mécanisme général du déplacement de la ligne de rivage :

Les sables mis en mouvement se déposent dès qu’ils perçoivent des vitesses inférieures au seuil d’érosion sur leur parcours. L’action d’un obstacle résulte de sa force, de son implantation et de la direction caractéristique des lames et de la granulométrie des sables.

Selon la définition de M. LARRAS, on appelle « régime de charriage » celui dans lequel le mouvement du sable est arrêté par un obstacle sur le fonds. Dans ce cas, on constate une accumulation de gros matériaux à l’amont et érosion à l’aval (fig. 2.a).

R .Lala Nirina 7 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

Dans le cas contraire, on se trouve en « régime en suspension » ; il se produit alors une accumulation d’éléments fins dans la zone la plus abritée à l’aval, une érosion dans la zone agitée en amont (fig.2.b).

Figure 2.a : Effet d’un épi en régime de charriage

Figure 2.b : Effet d’un épi en régime de suspension

II- DEFEN SE DES COTES :

La zone littorale constitue généralement un secteur fragile sur lequel des dégradations même limitées sont susceptibles d’avoir des répercussions graves. La mise en œuvre de protection convenable est de nature à prévenir des évolutions défavorables.

La protection du littoral a pour but la stabilisation de la ligne de rivage correspondant à la protection d’intérêts économiques très variés et la protection du haut de plage qui a pour objet de préserver une plage de dimensions suffisantes pour l’exercice des activités de loisir. Mais d’autres objectifs existent aussi.

Différentes solutions sont possibles pour remédier à ces problèmes d’attaques de la mer, mais on peut les regrouper en trois catégories : - les mesures préventives ; - action directe sur les matériaux ;

R .Lala Nirina 8 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

- réalisation d’ouvrages.

A- Mesures préventives :

L’adoption de simples dispositions préventives mises en œuvres à temps peut permettre d’assurer une protection efficace. Il y a donc comme : - considération des répercussions sédimentologiques des aménagements côtiers qui peuvent avoir des conséquences sur l’évolution des parties du littoral concernés ; - contrôle des extractions de matériaux le long du littoral pour ne pas provoquer de dommage au littoral ; - lutte contre la pollution et la dégradation des herbiers sous-marins qui retiennent les sables et abritent une faune abondante productrice de débris bioclastique ; - entretien des ouvrages de protection anciens, qui consiste à les maintenir dans un état de fonctionnement correct. A la suite des tempêtes ou d’événements exceptionnels, des actions doivent être entreprises rapidement pour réparer la structure éventuellement endommagée et combler les affouillements qui ont pu se produire ; - limitation des constructions en bordure de mer par des mesures règlementaires convenables.

B- Action directe sur les matériaux :

Une action directe sur les matériaux peut s’avérer efficace, sous formes variées : - remodelage de l’estran ; - rechargement de la plage ; - déversement de matériaux par petits fonds ; - établissement d’un transit artificiel ; - stabilisation et création de dunes.

Ce type de technique peut-être utilisé seul ou conjointement avec de réalisation d’ouvrages mais requiert des interventions périodiques importantes dont il faut tenir compte dans les estimations des coûts des travaux.

R .Lala Nirina 9 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

C- Réalisation d’ouvrages :

La réalisation d’ouvrages peut exiger des dépenses importantes mais ne peut assez souvent être évitée si les mesures déjà décrites s’avèrent inefficaces ou impossibles à mettre en œuvre. Les ouvrages les plus couramment utilisés sont : - ouvrages longitudinaux : ouvrages émergés pleins parallèle à la côte, construits en bordure ou à quelque distance du rivage ; - ouvrages transversaux : ouvrages émergés pleins perpendiculaires à la côte ; - ouvrages de type mixte.

De nombreuses données sont à prendre en compte pour le choix d’une structure et son dimensionnement : - L’exposition à l’action des houles : o ouvrages légers en site abrité ; o ouvrages à carapaces d’enrochements lourds par exemple en site exposé. - Conditions de fondation : La structure choisie doit tout d’abord être compatible avec le sol de fondation ; - Disponibilité des matériaux : Dans la mesure où le type d’ouvrage nécessite souvent de grandes quantités de matériaux, les conditions techniques et économiques de leur obtention constituent un élément essentiel du choix d’un type de structure. - Coûts d’investissement et entretien : Les différentes solutions possibles pour obtenir un degré de protection donné doivent bien évidemment être comparées au plan des coûts, non seulement d’investissement, mais également d’entretien sur toute la durée de vie des ouvrages. - Expérience : Les types d’ouvrages ayant fait leurs preuves dans un site donné seront généralement préférés à des conceptions entièrement nouvelles sous réserve toutefois des adaptations que peuvent nécessiter les conditions précises de leur implantation.

Les ouvrages de défense (épis, digues, perrés, ...) ainsi que les volumes nécessaires pour les ré-ensablements de plages sont définis à partir des contraintes de projet.

R .Lala Nirina 10 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

CHAPITRE II – PROTECTIONS DU LITTORAL MALGACHE

Située au sud-ouest de l’Océan Indien, ayant pour coordonnées géographiques : 20 00 S, 47 00 E , Madagascar est la 4è île du monde par sa superficie, avec 587 040 km² pour plus de 4 828 km de littoral, traditionnellement découpé en quatre grandes zones touristiques. Ce sont : 1- La côte des îles vierges : regroupant les grandes villes qui sont : Mahajanga, Nosy Be, Antsiranana, et les villes secondaires comme Sambava, Antalaha, Ambilobe et Ambanja. 2- La côte du Capricorne : englobant Morondava, Toliary 3- La côte des épices : Taolagnaro, la côte Moyen-Est avec Mananjary -Manakara, la côte Sud-Est avec Farafangana Vangaindrano. 4- La côte du palissandre : Toamasina, l'île Sainte-Marie, la région de Mananara -Maroantsetra.

Le littoral malgache présente une différence marquée entre la Côte Est offerte à la houle de l'Océan, et la Côte Ouest plus sereine : l'Est, pays des falaises surplombant une bande littorale étroite où la forêt tropicale est omniprésente, et le Versant Ouest incluant deux grands bassins sédimentaires (Majunga et Morondava) et possédant de vastes plateaux calcaires comme Bemaraha, ou gréseux comme l'Isalo. Le littoral Est de Madagascar s’étale sur environ 1 170 km ; celui de l’Ouest se déroule sur environ 3 930 km (1 660 du cap Sainte-Marie au cap Saint- André, 2 270 du cap Saint-André au cap d’Ambre) du 12è au 25è degré et demi de latitude sud. Géologiquement, il s’inscrit presque entièrement dans un grand bassin sédimentaire qui occupe le tiers occidental de la Grande Ile.

Les actions de la mer ont tendance à faire reculer le rivage dans la plupart des côtes malgaches. A l’échelle nationale, la zone côtière marine malgache semble relativement être préservée en raison de zones encore non explorées. Seules les zones naturelles proches des agglomérations littorales sont dégradées par suite d’un développement non maîtrisé ; une définition et la mise en œuvre de mesures de protection efficaces s’avèrent nécessaires. Ainsi nous allons voir le cas du littoral de Morondava puis de Toamasina.

R .Lala Nirina 11 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

I- PR OTECTION DU LITTORAL DE MORONDAVA :

Figure 3 : L’érosion à Morondava et dans ses environs.

La ville de Morondava est située au coeur d'une zone deltaïque entre deux embouchures : celle de la rivière Morondava au nord et celle de la rivière Kabatomena au sud, qui n'est, en fait, que le deuxième bras d'embouchure de la Morondava. Entre ces deux embouchures principales, il en existe deux autres intermédiaires : celle de la Matanito au nord, et celle de l'Andraverava au sud, qui débouche à la mer par la passe de Béthania. Enfin, jusqu'en 1956, existait une autre embouchure de l'Andraverava, celle du canal HELLOT qui a été supprimé par remblaiement.

Comme nous le montre la figure 3, la passe de sortie du port de Morondava (passe de Bethania) a tendance à s’envaser, et la plage de Bethania à s’engraisser. Au contraire, la plage de Morondava s’érode à grande vitesse. Pour schématiser (les problèmes de sédiments ont tendance à être toujours beaucoup plus complexes qu’il n’y paraît), on peut dire qu’en présence d’un courant dominant de sud-ouest, les sédiments proviennent principalement de la Kabatomena, et remontent vers le nord jusqu’ à être stoppés par le courant de flux et reflux de

R .Lala Nirina 12 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral la passe de Bethania. Ils s’accumulent donc au sud de celle-ci sans atteindre la plage de Morondava sur la presqu’île de Nosy Kely.

La ville de Morondava a été construite sur un cordon lagunaire dont l'altitude moyenne correspond sensiblement à la côte des Plus Hautes Mers de Vives-Eaux (PHMVE) ce qui la rend très vulnérable aux inondations et aux attaques de la mer qui a rongé progressivement la plage devant elle. C’est ainsi qu’entre 1914 et 1974, le trait de côte a reculé, en moyenne, de 10 m par an ; en détruisant les constructions édifiées en bordure du littoral. En effet, le tourisme a pris un essor considérable à Morondava. De nombreuses constructions hôtelières se sont multipliées le long du littoral, même en zone non protégée, comme dans la partie sud du littoral de Morondava. Malheureusement, cette urbanisation sur le front de mer s'est effectuée sans prise en compte de l'érosion des côtes, nécessitant, par la suite, des ouvrages afin de protéger ces constructions de l'érosion marine.

A- Conditions du site :

1. Cli matologie :

1.1- Les saisons :

Une longue saison sèche d’avril à novembre et 4 mois de saison humide de décembre à mars.

1.2- La pluviométrie :

- moyenne annuelle = 780 mm - pluies décennales = 1 117 m - pluies centennales = 1 617 mm Son incidence est de première grandeur sur le régime fluviatile du complexe deltaïque de la Morondava.

1.3- Les vents :

Deux régimes principaux : - de Sud Ouest : V moy = 4,7m/s relativement constant - de Nord Ouest : V moy = 4 m/s perturbé par les passages aléatoires des cyclones. Ils influent fortement sur le développement de la houlographie et de la circulation des eaux de

R .Lala Nirina 13 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral surface.

2. Océanog raphie :

2.1- La marée :

Elle est de type semi-diurne avec des hauteurs de marée du soir légèrement supérieures à celle du matin. La campagne d’étude du LCHF sur site a conduit à retenir les valeurs caractéristiques suivantes :

Tableau 1 : Caractéristiques de la marée de Morondava :

Marée Coefficient PM (m) BM (m) Amplitude (m) Marée moyenne 70 + 3,72 +1,17 2,55

2.2- Les courants :

Les courants de marée ont des vitesses faibles et si le marnage ne semble pas jouer de rôle prépondérant, il en va tout différemment pour les régimes saisonniers de vent.

3. Régi me cyclonique :

Il affecte cette région entre octobre et avril et génère des houles qui peuvent être violentes et agressives pour le littoral ; surtout si ce dernier est saturé par la forte pluviométrie qui accompagne souvent ce genre de météore. Leur direction, leur fréquence et leur force sont aléatoires comme le phénomène lui-même. Les cyclones provenant généralement des secteurs Nord et Est, leur passage sur la Grande Ile les a généralement affaiblis et ce ne sont souvent que les « queues » de cyclones qui se font ressentir.

B- Erosion et sédimentation du littoral de Morondava :

1. Historique :

 De 1914 à 1951 Par la suite d'un cyclone, en mars 1951 : Forte érosion depuis le village d’AVARADROVA

R .Lala Nirina 14 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral jusqu’au Nord de l’embouchure de LOVOBE (recul du trait de côte de 300 à 500 m entre Bethania et la ville). Sédimentation marquée au Nord et au Sud de ce linéaire.

 De 1951 à 1974 Erosion significative au Sud de LOVOBE et forte au Nord de BETHANIA (recul du trait de côte de près de 200 m). Devant MORONDAVA, la construction en 1954 de 11 épis en bois, lesquelles devaient protéger 1350 m de plage, limite le recul entre 35 et 70 m. On note une certaine stabilité du littoral devant AVARADROVA.  1952. Cyclone dévastateur dans la nuit du 14 au 15 mars ; érosion intense.  1953. Fortes marées de tempête ; la mer envahit les rues de la ville proche ; érosion de la plage sur 200 m.  1954. Cyclone Andevoranto : Des pluies importantes entraînent de gros dégâts. Le canal Hellot est en crue. La digue Charbon est à l’état de ruine et le boulevard maritime est en grande partie détruit ; forte érosion.  1954. 11 épis sont construits sur le littoral de la ville. En bois à l’origine, ils furent remplacés par d’autres en enrochements en 1958.  1955, ces épis furent complétés par des épis filtrants, en clayonnages parallèles à la cote.  1956. Réfection et élargissement du chenal selon un nouvel axe globalement parallèle au littoral et débouchant à 400 m seulement de la mer dans l’anse de Bethania. Fermeture définitive de la Passe Hellot de Port Bebe par des travaux de terrassement.  1960, la forte tempête conduisit à la construction, dans le haut-estran, d'une digue longitudinale de 280 mètres de longueur dans la zone du phare, dans la partie sud de la ville, qui était la plus menacée.  1963. Après une période de calme de 10 ans sans attaque littorale spectaculaire, une forte agitation liée à de grandes marées marque le retour en force de l’érosion avec destruction d’habitations et du phare en 1964.  1964 - 1965. Remplacement des épis clayonnés en bois par des systèmes de palplanches remplis de sable et couronnés par du béton massif. Leur nombre passe à 13 plus 3 en enrochements.  1966 - 1967. Construction de 2 épis convergents de part et d’autre de la passe de Bethania.

R .Lala Nirina 15 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

 1968. L’épi situé au Nord de cette passe est mis hors d’usage par des affouillements. Il est détruit en 1969. Cette défense a été renforcée entre 1966 et 1974 par une ligne de gabion en haut de plage puis, par la suite, par des épis en enrochements et une défense longitudinale de haut de plage en enrochements, dans le secteur nord et dans la partie sud de la ville.

 De 1974 à 1997  1979 : L’épi Sud de la passe de Bethania disparaît sous des ensablements. L’érosion se poursuit au Nord de la passe et engendre un recul littoral d’environ 100 m.  1989 : Le cyclone Kalasanguy provoque une érosion de plusieurs mètres de la côte au droit de la ville.  1991 : Le cyclone Cynthia provoque une crue de la Kabatomena, génératrice d’un apport de sédiments important. Un banc de sable se développe au droit de Bethania. Il génère une flèche sableuse par le travers de la passe dont le courant de vidange déflecté vers le Nord érode la pointe Sud de Nosy Kely.  1996 : Recul d’une trentaine de mètres du haut estran de la zone Sud de Nosy Kely depuis 1991.

 Concernant la zone nord  1987 : Recul du haut estran de 10 à 20 m suite à un épisode de grande marée (date non précisée).  1991 : Une érosion d’une même ampleur est constatée en l’espace d’une nuit au niveau du restaurant Renala.  1996 : Un phénomène similaire se développe et se répéterait tous les ans après la destruction d’un épi proche. Le phénomène générateur et périodique le plus craint est lié au système de l’Equinoxe, en particulier celle de septembre ;  1997 : Un recul de 5 m de la ligne du haut estran est noté entre les mois de février et octobre.

2. Cau ses d’accélération de l’érosion :

Les études sur modèle réduit faits par le LCHF de septembre 1974 à décembre 1975 ont pu mettre en évidence le fait que le type d'aménagement mis en oeuvre pour le port avait une

R .Lala Nirina 16 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral influence sur le transit de sable le long du littoral et donc sur le phénomène d’érosion devant la ville de Morondava. Certains types de solution comportant des épis de guidage de grande longueur, entraînaient même des érosions catastrophiques devant la ville.

L’engouement pour les littoraux qui caractérise la fin de ce siècle a été la cause directe de la construction sur le domaine côtier consistant à une emprise sur des compartiments propres au fonctionnement de la plage. L’urbanisation très littorale a fait que des stocks sédimentaires (généralement dunaires) prisonniers de la propriété construite n’entrent plus dans les échanges sédimentaires nécessaires au maintien de l’équilibre des estrans. Les volumes sédimentaires des hautes plages ne peuvent plus compenser les pertes des bas estrans par régime de tempête.

Les équilibres sédimentaires littoraux sont rompus. Face aux « coups de boutoirs » des cyclones et autres tempêtes, l’ablation des matériaux prend le pas sur l’alimentation.

C- Etat actuel des ouvrages :

Des épis à couronnement en béton forment à l'heure actuelle le seul dispositif de défense qui a freiné l'érosion incessante subie par la ligne du rivage entre la passe de Béthania et le nord de la ville. Les petits épis en enrochements ainsi que les défenses longitudinales du haut de plages en enrochements construits en prolongement au nord et au sud du système défensif n'ont pas tenu. Depuis 1965, cette barre de défense avait tenu permettant à une grande partie de la ville de Morondava de ne pas être sous les eaux, comme l'ancien boulevard maritime.

Le tableau I en annexe 1 donne les diagnostics des ouvrages de protection de littoral de Morondava. Mais il est à noter que le système de protection actuel associant épis et ouvrages longitudinaux de haut de plage, a démontré son efficacité, tant qu'il était en bon état.

D- Les études faites :

Les principaux aménagements de la protection du littoral de Morondava reposent sur l'analyse des évolutions réalisées dans l'étude hydraulique et sédimentologique (SOGREAH, 2002). Les points principaux sont les suivants :

R .Lala Nirina 17 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

•le dispositif existant le long du littoral de la ville, à savoir, le système d'épis complété par des protections longitudinales de haut de plage (principalement entre les épis n°4 à 15 et à l'extrémité sud de la pointe de Nosy Kely en bordure de la passe de Béthania) a été très efficace tant que les ouvrages étaient en bon état. Ce dispositif peut donc être reconduit. •Le littoral sud devrait être le siège d'une forte sédimentation sous l'effet de l'avancée vers le nord du banc de sable actuellement au droit de Béthania, cette zone du littoral ne nécessite donc pas de protections lourdes comme dans la partie nord ; •la passe de Béthania se déplace vers le nord et s'appuie contre la pointe sud de Nosy Kely entraînant l'érosion de cette dernière. Une fixation de la passe doit être réalisée pour éviter la poursuite de ce déplacement (5 m/an) ; •le pivotement du chenal de la passe de Béthania le long de la plage du littoral sud doit être évité afin de limiter l'érosion de la plage.

E- Les solutions proposées actuellement :

Quatre types de solutions d'aménagement étaient envisagées : - Rechargement en sable par transferts de sables périodiques des zones en accumulation vers les zones en érosion - Épis ayant déjà démontré leur efficacité sur la plage de Morondava - Les ouvrages longitudinaux de front de mer qui représentent la ligne de défense ultime permettant de protéger les constructions. - Les brise-lames forains permettant d'atténuer les houles et de reconstituer la plage par développement d'un tombolo, dans la zone abritée Mais les principaux aménagements préconisés sont :

 Plage nord de Morondava (nord du ponton US)

La solution n°1 consiste à restaurer et compléter le dispositif existant. C'est-à-dire : •suppression des épis en enrochements trop courts et trop proches des épis en béton et palplanches adjacents et utiliser les enrochements pour la réfection des protections longitudinales. •reconstruction des épis en bétons et palplanches et prolongement par l'arrière pour bloquer le transit littoral et revenir dans un processus de réengraissement de la plage de local

R .Lala Nirina 18 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

•renforcement et extension des protections longitudinales de haut de plage pour protéger les zones d'habitation en arrière de la plage pendant les événements d'agitations exceptionnelles ; •reconditionnement du ponton US en mole, compte tenu de la vocation touristique du site. Concernant ce dernier point, outre son rôle dans la protection de la plage, l'état de dégradation du ponton existant nuit à la vocation touristique du site. Sa réhabilitation dans la perspective d'un usage pour la pêche et le tourisme se justifie du point de vue socio-économique.

La solution n°2 consiste à compléter le dispositif de la solution n°1 par implantation de 3 brise-lames, de 100 m de long espacés de 80 mètres environ, parallèlement à la côte, au droit des épis 9 à 15 (ponton US), dans des petits fonds, immédiatement au nord du ponton US. L'implantation de ces ouvrages permettra de favoriser l'avancement de la plage par formation de trois tombolos dans la zone située à l'abri des brise-lames (en phase des hôtels situés au nord du ponton US) et de réduire le nombre des épis en supprimant les épis 10 et 12.

 Plage sud de Morondava (plage de la zone hôtelière)

Le littoral sud constitue une zone privilégiée du développement touristique de Morondava. La vocation de cette zone doit être préservée dans le cadre de son aménagement contre l'érosion. Ainsi :

Comme solution s°1, le confortement du haut de plage par des méthodes dites « douces » type implantation de ganivelles et revégétalisation et par la réalisation d'une protection longitudinale basse est proposé. Cette protection longitudinale de faible hauteur, en retrait de la zone revégétalisée, servira de seuil de garanti contre les affouillements, lors des événements d'agitation et de surcôte exceptionnels, pour protéger des bungalows de la zone hôtelière bordant le haut de plage.

Sur la plage au sud du ponton US, la solution consiste à : •supprimer les épis 16 et 17 sans utilité dans la mesure où cette zone va rapidement être réalimentée par l'avancée du front de sédimentation provenant du sud, •revégétaliser le haut de plage et établir des rideaux de ganivelles pour favoriser le maintien du cordon dunaire sur un linéaire de 1100 mètres ; •implanter en retrait de la zone végétalisée, sur un linéaire de 1100 mètres, un ouvrage de

R .Lala Nirina 19 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

protection longitudinal bas afin de limiter l'impact visuel de l'ouvrage ; l'ouvrage sera ensouillé et aura une hauteur au-dessus du terrain naturel de 0,50 mètres alors que •recharger périodiquement l'extrémité de la plage sud avec les matériaux de dragage devra passe de son embouchure de façon à : - maintenir l'orientation de la passe dans le nord-ouest ; - colmater le chenal en cours de pivotement le long de la plage. •établir une protection longitudinale à la pointe sud de Nosy kely pour bloquer le déplacement de la passe vers le nord.

Par ailleurs, la plage doit être protégée contre les deux risques d'érosion identifiés : •érosion de la pointe Nosy Kely liée à la dérive de la passe dans le nord qui nécessite la mise en place d'une protection longitudinale antiaffouillement. •érosion de la plage liée au rabattement du chenal de Béthania contre le rivage. Pour cela, qui est proposé d'effectuer le rechargement périodique du Sud de la plage à l'occasion des dragages de la passe et du chenal de Béthania (50.000 m³ par an)

La solution s°2 consiste à implanter, en complément des aménagements de la solution s°1 un épi de calibrage de 110m de l'an le long du chenal empêchant le pivotement du chenal le long de la plage. Cet ouvrage associé rechargement de la plage sud avec les matériaux de dragage devrait limiter l'érosion du pied de plage en repoussant le chenal vers le large.

 Variantes d'aménagement

Quatre variantes d'aménagement du littoral ont été définies en combinant les solutions n°1 et n°2 pour la partie du littoral au nord du printemps US, avec les solutions s°1 et s°2 pour le littoral sud : •variante 1 : n°1 + s°1 •variante 2 : n°1 + s°2 •variante 3 : n°2 + s°1 •variante 4 : n°2 + s°2 Une estimation sommaire des coûts de chacune de ces variantes ont été réalisée afin de permettre leur comparaison du point de vue économique en vue de l'analyse multicritère.

R .Lala Nirina 20 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

Le système de protection doit sécuriser la ville de Morondava contre l'érosion et préserver les plages afin d'obtenir des conditions de stabilité de l'environnement nécessaire à son développement socio-économique. Voyons maintenant le cas de Toamasina.

II- PR OTECTION DU LITTORAL DE TOAMASINA :

Tamatave est situé sur la côte est de Madagascar à 250 km au sud de la baie d’Antongil sur une côte rectiligne bordant une plaine côtière sableuse, qui longe l’Est de Madagascar sur 50 km de large en moyenne, à 18° 07 de latitude Sud et 49° 24 de longitude Sud. Il abrite le premier port de Madagascar avec 70 % du trafic portuaire de la grande Ile ; un port construit sur un Tombolo formé par le grand Récif Hastié, qui s’étend sur 1500 m par 800 m de large au sud, dans une rade bien abritée par le grand Récif.

Depuis des années, en particulier après 1974, suite aux travaux d’extension du môle C et de la digue BLOSSET, une érosion inquiétante s’exerce sur le littoral nord de Toamasina. Une érosion qui a évolué au rythme de 12,5 à 15m en moyenne par an depuis 1986. Entre 1982 – 1984, le gouvernement a fait procéder à une étude approfondie du phénomène. L’étude a conclu à une érosion intense de la partie nord du littoral à partir de la pointe TANIO, et à l’ensablement de la rade et du port par dépôt sédimentaire de sable, et, à la disparition à moyen et long terme, dans les environs immédiats de la pointe qui sont vitales pour la ville (Hôpital principal, Lycée…), d’une bande de 1,5 km de terre si des travaux de protection ne sont pas entrepris très rapidement.

A- Conditions du site:

1. Cli matologie :

Un climat tropical humide. Deux saisons : - saison hivernale correspondant à saison de pluies, 18° à 24°C. - saison estivale, 28° à 30°C, correspondant à la saison pluvieuse avec des pluies intermittentes d’orage et une période sèche à chaleur humide.

R .Lala Nirina 21 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

2. Météorologie :

Deux saisons : - Hiver austral : mai à septembre ; les vents d’Alizé Est/Sud Est dominent ; - Eté austral : Novembre à Avril ; Les alizés laissent la place au vents Nord/Nord Ouest qui dominent. C’est la période des moussons durant laquelle se forment les cyclones avec des vents violents qui peuvent atteindre 250 à 300 km/H, avec des effets dévastateurs sur tout le littoral, la ville et la région. Ces dépressions prennent naissance en général au Nord-Est et se dirige Sud-Ouest.

3. La marée :

La marée est de type semi-diurne. Le niveau moyen de la mer est de 0,67 m au dessus de 0 hydrographique. Ce niveau peut fluctuer de 15 cm au cours de l’année avec un maximal de décembre à mars et un minimal de juillet à septembre. En mortes eaux, la moyenne est à +0,52 m au dessus de 0 à marée basse et à +0,80 m au dessus de 0 à marée haute. Lors des vives eaux, la moyenne est à +0,35 m à marée haute.

Les cyclones peuvent engendrer une surcôte de +0,90 m. il faut prévoir un niveau maximum possible de la mer de + 2,00 m dans la constructions de protection, si possible.

4. La Houle :

Les conditions les plus défavorables, correspondant à un cyclone de période de retour 50 ans générant une houle au large d’amplitude H = 12,2 m et de période T = 16 s, s’établissent à : • une surélévation du niveau de la mer (wave set-up) de 0,82 m, • une houle en pied d’ouvrage de 2,60 m d’amplitude, en déferlement, • une longueur d’onde maximale de 16 secondes.

Ces valeurs caractérisent la plus forte vague atteignant l’ouvrage dans les conditions cycloniques avec 50 ans de période de retour.

B- Erosion du littoral nord de Toamasina :

R .Lala Nirina 22 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

1. Historique :

Pour comprendre le phénomène d’érosion qui s’est accélérée au niveau du littoral nord de Toamasina depuis 1974 et l’ensablement progressif de la rade et du port, il convient de faire l’historique du port qui s’est développé au 19è siècle.

Les cyclones dévastateurs rendaient, cependant, ce port peu sûr, et en 1924, la construction d’une digue de 300 m a été entreprise sur le Récif Hastié, c’est la digue Blosset. 1927 : un terrible cyclone accompagné de raz marée détruisit la digue. 1957-1960 : - Construction du môle C. - Reconstruction du tronçon de la digue détruite sauf 80 m. 1972-1974 : La digue fut prolongée de 225 m et la passe fut réduite à 335 m. 15 mars 1986 : le cyclone HONORINE, d’une rare violence comparée à celui de 1927, détruisit Toamasina à 90 %, et endommagea sérieusement la digue sur 60 m. La conséquence la plus spectaculaire du cyclone fut le recul de 40 à 80 m du littoral au nord de la Pointe TANIO en l’espace de 5 heures (temps de la durée du cyclone) et l’ensablement massif de la rade et du port. Le boulevard littoral au nord de la Pointe TANIO est directement menacé de disparition car il a perdu une grande partie de l’espace vert qui le borde.

1987 : DEBORAH fit reculer à nouveau le littoral de 10 à 15m 1988 : La digue du port est réhabilitée mais aucun travaux de protection n’a été entrepris par les pouvoirs publics, ou la commune, pour la protection du littoral.

2 février 1994 : GERALDA, un cyclone d’une violence inattendue (200 à 300 km/h) et d’une duré de 20h avec des vents tourbillonnants, arrachera 20 à 30 m de terre à la côte à nouveau. Le boulevard littoral au nord de la Pointe TANIO fut détruit en totalité mettant les habitations directement sur la plage. 1996 : BONITA, bien que de moindre intensité, fit reculer de nouveau le littoral de 5 à 10m et acheva la destruction de la Pointe TANIO en couchant le phare abandonné dans les eaux.

Les cyclones ont accéléré le phénomène d’érosion qui s’exerce sur le littoral nord qui est inexorablement menacé de disparition à moyen terme.

R .Lala Nirina 23 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

2. Autre s causes de l’accélération du phénomène d’érosion :

2.1- Le rétrécissement de la passe sud :

Les travaux d’extension et d’aménagement du port de Toamasina, par la construction des môles A, B et C, et la prolongation de la digue de protection sur la passe Sud, dans le prolongement de la Pointe Hastié, a réduit progressivement la passe Sud de 1100m à 355m. La modification de la répartition de l’énergie des vagues le long de la côte, conditionne l’évolution de l’érosion.

Depuis des années, le littoral de Toamasina connaît des modifications se traduisant par une érosion du littoral au nord de la pointe TANIO et un dépôt de sable dans la rade au sud de la Pointe. Mais ce phénomène n’avait pas de caractère alarmant jusqu’en 1974. Depuis l’extension du môle C en 1971-1974, l’érosion s’est accentué et a été, par la suite, accélérée par la succession de cyclones d’une rare violence qui ont frappé Toamasina entre 1986-1996. En 1982-1984, les études de LCHF/BCEOM ont fait apparaître que le rétrécissement de la passe Sud est à l’origine de la modification dramatique de l’érosion qui s’exerce sur le littoral nord de Toamasina. Le rétrécissement de la passe Sud a entraîné une rupture de l’équilibre de l’énergie des agitations et des courants provenant de la passe Nord et de la passe Sud, qui, jusque là, s’est stabilisé au niveau de la Pointe de TANIO et du trait de côte qui a faiblement évolué jusqu’en 1974. Parallèlement, cette érosion provoque l’ensablement de la rade et du port par dépôt sédimentaire. Le cyclone HONORINE a entraîné un dépôt impressionnant de sable encore observable au niveau du Club nautique et de l’église St Joseph par accélération du phénomène.

2.2- La modification de la fréquence des cyclones de forte intensité :

Toamasina est située dans une zone cyclonique, et périodiquement, entre Novembre et Avril, la ville est à la merci des cyclones qui sévissent dans cette région du globe.

De 1986 à 1998, un grand changement climatique a été observé : la fréquence des cyclone de forte intensité n’a plus respecté le cycle de 50 ans et que Toamasina a connu 3 cyclones très violents (HONORINE, GERALDA, BONITA).

R .Lala Nirina 24 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

En 10 ans, le littoral a perdu 125 à 160m de bande de terre, soit une moyenne de 12,5 m par an de recul du trait de côte.

C- Défense du littoral :

Rétablir l’équilibre de conditions naturelles qui ont prévalu dans la rade et sur le littoral nord n’étant pas envisageable, seuls des travaux de protection rapide peuvent arrêter l’érosion et le recul du trait de côte.

Jusqu’à une date récente, le problème de l’érosion du littoral à Madagascar ne semble pas avoir retenu l’attention soutenue du Gouvernement pour aboutir à des travaux efficaces et sérieux des côtes menacées, dont les problèmes sont connus depuis longtemps.

Le cas de Morondava où la construction des épis a provoqué l’ensablement du port. Le cas de Mahajanga est plus récent et résulte des projets dont l’étude de réalisation n’a pas prévu, à l’instar du port de Toamasina, les impacts environnementaux.

Le cas de Toamasina remonte à 1971-1974 ; il est bien connu à travers l’étude menée par la BCEOM/LCHF en 1982-1984. Jusqu’au cyclone GERALDA (1994) aucune action concrète du gouvernement n’est intervenue. Ce cyclone qui a également détruit toutes les prévisions sur les cyclones de forte intensité, et a mis en évidence la disparition à court terme de tous les quartiers nord de la ville, sans une intervention d’urgence. C’est seulement en 1997 que les travaux de protection, de 432 ml de la Pointe de TANIO sur 4 km qui nécessitent une protection urgente, ont été entrepris malgré l’étendue de l’érosion provoquée par HONORINE et GERALDA. De 1994 à 1997, sur la partie nord de la zone menacée, une protection longitudinale consistant en un mur de soutènement en béton armé avec contrefort a été adoptée par les riverains, de Analamboanio à Tahiti kely, un quartier résidentiel. Le cyclone BONITA a permis de constater la résistance de ce type d’ouvrage.

Le mur de soutènement est plus léger que la défense en enrochement mais offre les mêmes caractéristiques de protection. (Seuls les travaux de fouille nécessitent une intervention de pelle chargeur). Mais comme toute protection longitudinale, il n’a pas arrêté l’affouillement du littoral nord et le dépôt sédimentaire dans la rade et port de Toamasina.

R .Lala Nirina 25 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

Les résultats de l’étude en 1996, une réactualisation de l’étude 1982-1984, ont abouti à la proposition de 3 types de solution : • Défense longitudinale par enrochement et réhabilitation du boulevard littoral (Boulevard RATSIMILAHO) : Elle n’arrête pas l’affouillement et le dépôt sédimentaire (ensablement) dans la rade et le port. L’enrochement du littoral entamera les réserves en carrière et rendrait plus difficile la réalisation des brise-lames dans le futur, faute de réserves suffisantes à proximité. • Défense par des épis : Consiste en la construction de 21 épis répartis le long du littoral de la pointe TANIO à Ampanalana, au niveau du restaurant DARAFIFY. Solution pérenne, mais n’arrête pas l’affouillement que sur le littoral protégé qui se reconstitue. Donc le dépôt sédimentaire dans la rade et le port persistera. • Défense par brise-lames : Consiste en la construction de 13 îlots de 150 m, parallèles à la côte, espacés de 80m à 150m de littoral, par enrochement de blocs de 3 à 4 T ou avec des accropodes de plus d’un mètre cube.

Elle allie les avantages de la défense longitudinale et de la défense par des épis : Arrêt du recul du trait de côte, reconstitution du littoral. Elle neutralise la force des agitations, arrête l’affouillement et l’ensablement dans la rade et le port. Elle valorise les plages qui sont ainsi abritées et bénéficie d’une mer calme, propice au développement des activités touristiques à condition d’être protégée des requins. Toutefois, si les brise-lames constituent la solution qui assurera la protection optimale et définitive du littoral nord de Toamasina, le coût de financement des travaux en fait un obstacle majeur dont la solution résidera dans une approche économique du projet.

Toutes ces solutions ont les mêmes caractéristiques que la défense longitudinale par enrochement et en diffèrent seulement par leur pérennité. L’expérience a démontré que la défense par palplanche est la plus fragile des solutions de protection possible, dû au fait de la corrosion rapide des palplanches observable sur la protection réalisée par le consulat Soviétique en 1987, après HONORINE.

R .Lala Nirina 26 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

D- Les solutions proposées actuellement :

L’ouvrage de protection du littoral Nord de Toamasina se situe en haut de plage (digue à talus). Pour sa construction, plusieurs options constructives ont été présentées dans des rapports antérieurs. Parmi celles-ci, une analyse multicritères a parmi de sélectionner les deux plus favorables : • alternative 1 : Carapace en blocs de béton préfabriqués de type Core-Loc • alternative 2 : Carapace en enrochements

Le choix de l’alternative a des implications : • au niveau structurel : la qualité des matériaux mis en oeuvre pour la construction de la digue est différente ; • au niveau dimensionnel : les enrochements sont moins performants au niveau hydraulique (absorption, franchissement, …) et les dimensions de l’ouvrage y sont adaptées.

Comme l’objet de notre travail est les enrochements, plus particulièrement les enrochements naturels, alors on en parlera dans les parties qui suivent mais on aussi intérêt à savoir les propriétés spécifiques des Core-Loc par rapport aux autres enrochements artificiels tels que les tétrapodes, les tribars, les dolos et les accropodes.

Tétrapode Tribar Dolos Accropode

Figure 4 : Des enrochements artificiels

Les Core-loc sont des blocs de béton non-armé préfabriqué dont la géométrie est donnée en figure 5.

R .Lala Nirina 27 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

1. Les caractéristiques des Core-Loc:

Le core-loc est une nouvelle série de structure d’enrochement artificiel, rapportée par les Américains depuis 1992, à la suite des recherches faits par le CHL (Coastal Hydraulics Laboratory). Il est utilisé lorsque les enrochements naturels sont insuffisants ou ne répondent pas aux spécifications requises. Les caractéristiques d’une unité de core-loc peuvent être résumées comme suit: • Les unités du core-loc ont été conçues pour être placé par hasard dans une épaisseur de couche en pente douce ou raide. • Les formes du core-loc ont été optimisées pour maximiser la stabilité hydraulique et résiduelle, la porosité et la dissipation de l'énergie des vagues mais surtout, minimiser la surface d’attaque de la mer. • Le Core-loc a été conçu pour bien s’emboîter avec les dolos qui peuvent être utilisé comme unité de réparation. • L’étude du core-loc par la méthode de l’élément fini a montré que sa contrainte maximale de flexion est, respectivement, 46 %, 74 %, et 33 % par rapport à celles des dolos, des accropodes et des tribars. La contrainte de torsion était, respectivement, de 54 %, 74 % et 38 %.

2. Préfabrication des Core-Loc:

Les Core-Loc sont préfabriqués à l’aide de coffrages spéciaux, constitués de deux parties symétriques, jointes au niveau du grand axe des pattes extérieures. Le coffrage doit être effectué sur un terre-plein horizontal • Les deux parties du coffrage sont rassemblées et maintenues verticales (patte centrale horizontale, appui sur les extrémités des pattes extérieures) ; • Le béton est coulé par les extrémités hautes des pattes extérieures, et vibré ; • Les deux parties du coffrage sont désolidarisées pour l’enlèvement du bloc

R .Lala Nirina 28 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

Figure 5 : Caractéristiques dimensionnelles des Core-Loc

La dimension caractéristique des Core-loc mis en œuvre à Tamatave est C = 1,17 m. La disposition des blocs sera effectuée avec particulièrement d’attention, notamment sur les deux premières rangées qui assureront la butée de la carapace. Les blocs suivants seront disposés de manière aléatoire, en respectant la densité de placement, de façon à former une carapace résistante et perméable.

R .Lala Nirina 29 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

RESUME

Le problème d’érosion à Morondava n’est pas récent : un recul du trait de côte a pu être recensé dès 1914. A des causes naturelles fortes (cyclones, changements du débit des fleuves...) s’ajoutent des causes humaines qui, à des degrés divers; ont fortement accéléré le phénomène : accélération forte et brutale avec l’élargissement de l’anse de Bethania en 1934 et la déviation du Canal Hellot vers cette passe en 1951, accélération moins forte mais continue avec l’urbanisation du littoral et les causes en amont (déforestation, irrigation...). La lutte contre l’érosion a commencé dans les années 1950-1960, avec la construction d’épis tout le long du front de mer de la ville de Morondava, partie la plus touchée du littoral.

Malheureusement dans cette recherche de protection du patrimoine bâti, leur conception, au regard des connaissances actuelles semble présenter des lacunes et allait à l’encontre de l’équilibre de la plage : • gabionnages mal calibrés ou mal stratifiés ou insuffisamment retenus ; • choix de structures trop peu perméables et donc trop propices aux effets de ressac ; • non respect des pentes normales des estrans qui ainsi ne jouent plus leur rôle d’amortisseurs naturels face aux déferlements ; • ouvrages mal positionnés dans le profil ; • maintenance insuffisante ou réparations inexistantes après des impacts agressifs ; • abandon d’éléments en ruine éparpillés sur les estrans et générateurs d’affouillements.

Depuis l’extension du môle C en 1971-1974, l’érosion s’est accentué et a été, par la suite, accélérée par la succession de cyclones d’une rare violence qui ont frappé Toamasina entre 1986-1996. En 1982-1984, les études de LCHF/BCEOM ont fait apparaître que le rétrécissement de la passe Sud est à l’origine de la modification dramatique de l’érosion qui s’exerce sur le littoral nord de Toamasina.

De 1986 à 1998, un grand changement climatique a été observé : la fréquence des cyclone de foret intensité n’a plus respecté le cycle de 50 ans et que Toamasina a connu 3 cyclones très violents (HONORINE, GERALDA, BONITA).

R .Lala Nirina 30 BTP 2005 Partie I : Généralité sur la protection du littoral

En 10 ans, le littoral a perdu 125 à 160m de bande de terre, soit une moyenne de 12,5 m par an de recul du trait de côte.

Douze ans après HONORINE (1986), quatre ans après GERALDA, seule la pointe TANIO. Les travaux d’enrochements ont été achevés en janvier 1998.

Des protections longitudinales en mur de béton et en enrochement ont été construites mais elles n’arrêtaient pas l’affouillement et le dépôt sédimentaire dans la rade et le port. Dernièrement, une protection longitudinale en enrochement artificiel de type Core-Loc était adoptée.

Dans la suite, on va parler d’ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral.

R .Lala Nirina 31 BTP 2005

PARTIE II- OUVRAGE LONGITUDINAL EN ENROCHEMENT EN PROTECTION DU LITTORAL Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

CHAPITRE I- SPECIFICATIONS DES ENROCHEMENTS

I- CLAS SIFICATION :

A- Catégorie :

Dans le passé, suivant la classification des matériaux rocheux de l’Institut Portuaire d’Enseignement et de Recherche, l’Administration a défini les différentes catégories de matériaux en les normalisant comme suit : - moëllons : de 5 à 100 kg - tout-venant : de 100 à 500 kg - 1ère catégorie : de 500 à 2 000 kg - 2ème catégorie : de 2 000 à 5 000 kg - 3ème catégorie : supérieurs à 5 000 kg Actuellement, la distinction n’est plus faite entre moëllons et tout-venant, et on appelle tout- venant l’ensemble de ces deux catégories, elles sont les plus souvent variables d’un profil à l’autre en fonction des possibilités des carrières locales. La norme européenne EN 13 383 propose d’autres catégories, obligatoire en Europe ( voir en annexe 2).

Par ailleurs, suivant le type d’ouvrage et la position de l’enrochement, les sollicitations subies sont très diverses et les qualités à demander peuvent se répartir sur une échelle assez large. Une répartition des enrochements en trois classes est alors proposé suivant leurs caractéristiques.

- Classes Ai et Ai’ : enrochements de grande qualité (carapaces, musoirs…) ;

- Classes Bi et Bi’ : enrochements de bonne qualité (pour zones moyennement sollicitées)

- Classes Ci et Ci’ : enrochements pour zones peu sollicitées.

B- Tolérances :

Compte tenu des hypothèses de dimensionnement, les enrochements à mettre en œuvre doivent satisfaire à certaines conditions de formes et de poids en considérant des tolérances admises.

R. Lala Nirina 32 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Il est évident que ces enrochements doivent être propres et dégagés de toute gangue de terre ; ne renfermer ni partie friable, ni partie hétérogène.

En général, il est admis que la plus petite dimension de chaque bloc ne sera pas inférieure au 1/3 de la plus grande.

Les caractéristiques en poids des enrochements sont définies pour chacune des catégories par

+ m2 m3 la masse moyenne des éléments m1 : m = 1 2

où m2 : la masse maximale des éléments admis ;

m3 : la masse minimale des éléments admis.

Pour chaque catégorie, une tolérance de 10 % est habituellement admise pour la masse par rapport aux extrêmes et pour 5 % des blocs. Il est demandé assez couramment que 50 % au moins des blocs aient une masse unitaire supérieure à la masse moyenne de la catégorie.

Les matériaux tout-venant doivent satisfaire à certaines règles granulométriques soit par exemple 10 % au moins des blocs de plus du poids moyen m1.

II- LES CARACTERISTIQUES DES ENROCHEMENTS :

Dans les formules de dimensionnement des enrochements que nous parlerons ultérieurement, les concepteurs attachent un rôle prépondérant à la masse de l’enrochement et à sa forme. La masse volumique de la roche est une caractéristique de dimensionnement que le concepteur du projet devra moduler en fonction des ressources locales et de la destination du bloc dans l’ouvrage.

Il y a lieu de distinguer les caractéristiques qui sont inhérentes à la nature des matériaux, caractéristiques intrinsèques mesurées dans le gisement ou en carrière, et celles qui dépendent essentiellement des modalités de fabrication et de manutention, caractéristiques de fourniture contrôlées le plus prés possible de l’ouvrage. Il existe, par ailleurs, des caractéristiques également fondamentales liées à l’environnement ou aux conditions particulières de l’ouvrage, qu’il sera nécessaire d’appréhender ou non suivant les cas. On les appellera caractéristiques complémentaires.

R. Lala Nirina 33 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

A. La caractéristique de dimensionnement :

1. La Masse volumique :

Les roches sont constituées de minéraux assemblés au cours de la diagénèse et diffèrent par: - la nature de ces minéraux et leurs proportions : composition minéralogique; - l'architecture de cet assemblage (dimensions et dispositions relatives de minéraux, mode d'assemblage...) et son état de conservation (altération, fissuration...), ces différents facteurs influents sur la porosité de la roche.

La masse volumique d'une roche dépend à la fois de sa composition minéralogique et de sa porosité, une des caractéristiques complémentaires.

Le choix est laissé au maître d’œuvre en fonction des ressources locales. Le tableau 3 rappelle quelques masses volumiques des principales familles de roches.

Les principales formules de dimensionnement des enrochements (voir chapitres ultérieurs) font intervenir la masse volumique apparente du matériau, sur la forme de coefficient multiplicateur suivant : ρ a = ∆  ρ   a − 1  ρ   w  où ρa = masse volumique apparente du matériau en t/m3;

ρw = masse volumique de l'eau = 1,026 t/m3 (milieu marin).

Une bonne connaissance de la masse volumique des matériaux pouvant constituer un enrochement est donc indispensable au stade du projet où tout maître d'oeuvre aura tendance à diminuer la taille des blocs requis mais elle est en fonction de la géologie ou de la recommandation (généralement ≥ 2,3), à condition que ce choix reste compatible avec les ressources locales ou régionales.

Pour préciser ces fourchettes de valeur de " ρa " dont l'étendue peut résulter de variations de la composition minéralogique ou de la porosité (altération, fissuration), il faut passer à des mesures de la masse volumique du matériau.

R. Lala Nirina 34 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

2. Me sure de la masse volumique :

La masse volumique étant une propriété intrinsèque du matériau, on peut considérer que l'effet d'échelle est négligeable sur la mesure, dans le cas de roches homogènes et en absence de microfissuration.

La mesure de la masse volumique pourra donc s'effectuer suivant la norme NF P18-554 ou EN 13 383-2, adoptée pour les granulats, moyennant une adaptation de l'article 5 de cette norme, concernant la dimension des échantillons. On retiendra la mesure de la masse volumique réelle, définit comme le quotient de la masse sèche de l'échantillon par le volume réel de l'échantillon incluant la matière solide et les pores.

Remarque : La norme NF P18-554 permet également de calculer la masse volumique imbibée, définie comme le quotient de la masse de l'échantillon imbibé par le volume réel de l'échantillon incluant la matière solide et les pores.

La différence entre les deux mesures est relativement faibles : elle dépend de la porosité du matériau, définie comme le rapport du volume des vides contenues dans les grains et accessibles à l'eau, au volume réel de l'échantillon (exprimé en pourcentage).

Sachant que pour les matériaux de carapace, certain maître d'oeuvre demande une porosité inférieure à 2 %, on peut considérer que dans ce cas de figure, la différence entre la masse volumique réelle et masse volumique imbibée est négligeable.

B. Les caractéristiques intrinsèques :

Ce sont essentiellement la résistance à la compression, l’indice de continuité (Ic), le degré de fissuration (Df) et le Deval humide (Dh).

1. Résistance à la compression :

Le tableau ci-dessous indique l’ordre de grandeur des résistances à la compression simple Rc,

à la traction simple RT et du module d’élasticité E, obtenus par chargement statique, des espèces minérales les plus courantes.

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Tableau 2 : Valeurs des caractéristiques mécaniques des roches (LCPC 1989)

Rc (MPa) RT (MPa) E (GPa) Craie de 3 à 12 de 0,2 à 1,5 de 3 à 10 Calcaire 7,5 à 45 0,5 à 4 8 à 30 Calcaire compact 40 à 60 4 à 12 30 à 60 Grès 7,5 à 50 0,6 à 5 7,5 à 50 Schistes 15 à 70 0 à 10 7,5 à 60 Granite 60 à 180 6 à 15 15 à 70 Quartzite 80 à 300 7 à 20 20 à 80

2. App réciations de la fissuration des roches par l’indice de continuité :

La connaissance de la fissuration des roches est un des aspects fondamentaux entrant dans l'étude des enrochements. L'enrochement naturel, fissuré ou lité se cassera à court ou moyen terme et ne répondra plus aux spécifications. Les désordres pourront alors apparaître dans les ouvrages.

Les types de discontinuités existant dans les roches peuvent être multiples. Citons :

 les stratifications et feuilletages qui marquent des arrêts dans la sédimentation. Les joints des stratifications se soulignent par un arrangement zonaire des éléments. Il s'agit donc de plans plus ou moins fragiles ;  la schistosité (clivage de la roche en minces feuillets) ;  les diaclases qui sont des cassures bien développées dans les roches dures, dues aux déformations intimes des roches au cours des mouvements orogéniques;  la fracturation de la fissuration des roches dues à des accidents tectoniques (failles), pouvant affecter tout ou partie de gisements;  la microfissuration : liée à la fissuration des microfissures peuvent affecter les roches particulièrement fragiles.

1.1 - Expression de l'indice de continuité : (Voir norme NF P18-556)

La détermination de l'indice de continuité comporte :

 la mesure de la vitesse de propagation de l'onde longitudinale (VLm) sur un échantillon représentatif de la roche à étudier ;

 le calcul de la vitesse de propagation théorique (VLc) du milieu minéral idéal, à partir

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de la composition minéralogique la roche déterminée en lames minces était alors de la vitesse de propagation dans chaque minéral présent;  expression de l'indice de continuité Ic par la formule : (Voir le tableau de référence-3) V ( mesurée) I = 100 Lm c ( ) VLc calculée

Avec dans tous les cas : VLm ≤ VLc , d'où 0 ≤ Ic ≤ 100

Lorsque Ic tend vers 100, la roche tend vers son modèle parfait. Inversement, la qualité de la roche se dégrade lorsque la valeur de Ic décroît.

1.2 - Signification de l'indice de continuité :

La valeur de Ic quantifie l'action globale de toutes les discontinuités sur le comportement de la roche, mais l'intérêt réside dans le fait que ces fissures, caractérisées par une grande extension de deux de leurs dimensions par rapport à la troisième, ralentissent beaucoup plus la propagation des ondes que les pores.

(LCPC 1989) Figure 6 : Variation de l’indice de continuité en fonction de la porosité n pour des roches poreuses et fissurées.

Le volume des fissures étant négligeable devant celui des pores, on a déterminé expérimentalement la diminution de Ic due aux seuls pores : (100 - 1,4 n). Il en résulte que l'écart que l'on peut que constater entre Ic et (100 - 1,4 n) soit dû à la présence de fissures et l'on peut calculer un degré de fissuration (Df).

Df = 100 - 1,4 n - Ic

À titre d'exemple, nous indiquons dans le tableau 3 quelques valeurs de Ic mesurées sur blocs non fissurés aux différents types de roches.

R. Lala Nirina 37 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

1.3 - Influence de la teneur en eau sur la mesure :

Dans le cas de milieu poreux, l’eau n’a pratiquement aucune action, tout au plus une légère variation de vitesse (<10%) est notée lorsque les porosités sont supérieures à 20 %. Pour les milieux fissurés, les phénomènes sont beaucoup plus complexes. Les vitesses de propagation des ondes longitudinales sont toujours supérieures lorsque les roches sont saturées et Ic peut être multiplié par un facteur variant de 1 à 2 en fonction de l'intensité de la fissuration, du remplissage minéralogique des fissures et de la teneur en eau.

3. Deval humide :

Certains enrochements, en matériaux tendres ou altérés, ont tendance à s’émousser, à s’arrondir par usure, sous l’action par exemple de vagues déferlantes chargées de sable et de galets. Cet effet d’usure est généralement évalué par l’essai Deval humide utilisé pour les granulats (norme NF P 18- 577) et traduit la résistance à l’usure par frottements réciproques sous eau des éléments d’un matériau de classe granulaire 25 – 50 mm. Il s’agit donc d’un essai à l’échelle des granulats, qui peut être jugé non représentatif pour un enrochement.

Cependant, à l’inverse de la fragilité qui dépend surtout des discontinuités linéaires, la résistance à l’usure d’un matériau dépend essentiellement de la matrice de la roche (minéralogie, grain, porosité…). Par conséquent, l’effet d’échelle étant moins important, on peut considérer que la résistance à l’usure, exprimée par l’essai Deval humide est une caractéristique intrinsèque de la roche applicable au cas des enrochements. C’est donc plus un manque de référence pour fixer des seuils qu’une inadaptation de l’essai.

Dans le domaine des enrochements, le problème d’usure ne se pose que pour des roches très tendre, un coefficient Deval humide faible (Dh ≤ 4) ; le résultat de l’essai est alors exprimé en pourcentage d’usure. 100m 7000 7000 g est le poids de l’échantillon soumis à l’essai. m : masse (g) des éléments inférieurs à 1,6mm créés par la machine Deval par usure pendant

R. Lala Nirina 38 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral l’essai. Cette formule est la même que pour les essais sur les granulats pour les travaux routiers.

La résistance à l’usure de l’échantillon ( 7 kg de granulats de classe granulaire 25/500 mm) est exprimée par un coefficient dit « coefficient Deval » égal par définition à : 2800 m

Dans les spécifications actuelles, il est fréquemment demandé un coefficient Deval humide tel que :

- Dh ≥ 3 (pourcentage d’usure 13 %) ; ou

- Dh ≥ 4 (pourcentage d’usure 10 %)

Il apparaît nécessaire de procéder à des constations sur le comportement des enrochements par nature géologique et analyser l’ensemble des phénomènes avant de fixer des seuils de résistance à l’usure. Pourtant ce n’est pas le Deval qui sélectionnera le matériau, mais plutôt un essai traduisant la fissuration (Ic).

R. Lala Nirina 39 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Tableau 3 : Masse volumique des roches saines et Indice de continuité des roches non fissurées. Catégorie des Composition Masse volumique Ic* sur roches non Obseravtions roches Exemples de roches saines minéralogique réelle de la roche fissurées dominante (t/m3)

Roches siliceuses Quartzite Quartz 2,65 ≥ 75 Comportement de roches Grés 2,60 ≥ 70 non poreuses

Roches carbonatées Craie (utilisée en enrochement) Calcite 2,0 à 2,2 ≥ 40 Comportement de roches Calcaire non poreux Calcite 2,7 ≥ 50 à 55 poreuses Calcaire dolomitique Calcite+dolomite 2,7 à 2,9

Roches plutoniques Granite Quartz 2,55 à 2,75 70 à 88 Sur les faciès altérés Diorite Gabbro Feldspaths + 2,75 à 3,05 ≥ 70 Ic chute en dessous de Dolérite pyroxènes 70 : roches granitiques altérées non fissurées : Ic 50 et 66

Roches volcaniques Rhyolite Equiv. granite 2,6 à 2,7 > 70 Certains basaltes peuvent Andésite Equiv. diorite 2,6 à 2,78 > 70 être relativement poreux Basalte Equiv. gabbro 2,7 à 3,1 > 60 (bulles d’air) Dacite 2,6

50 à 88 = Ic très dépendant de Roches Schistes, micaschistes Micas + quartz l’orientation de la mesure ≥ 50 (┴ à schistosité) métamorphiques Cornéennes, gneiss +feldspaths 2,65 à 2,85 ≥ 75 dans les roches litées. Amphibolites Amphiboles+feldspaths 64 à 91 ; Ic moy.91 Pyroxénites Pyroxènes + feldspaths 2,80 à 3,1

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C. Les caractéristiques de fourniture :

Elles prennent en compte le respect des granularités demandées par le maître d’œuvre, le respect de la forme et également de la qualité en tenant compte ici de l’échelle par rapport aux caractéristiques intrinsèques.

La « durée de vie » des ouvrages dépend en grande partie du respect d’une fourniture de qualité.

1. La Granulométrie :

Dans le domaine des enrochements, la granularité est le plus souvent exprimé en masse, plus facile à mesurer, est englobant les paramètres spécifiques (masse volumique) est dimensionnel de chaque bloc unitaire. On notera également que les fuseaux granulométriques sont définis aussi pour répondre à des conditions de stabilité et de filtres. Le respect des granularités définies est donc impérieux.

 Mode de calcul des courbes granulométriques:

Au niveau de projet, un fuseau granulométrique est défini pour chaque catégorie de fourniture. Il doit répondre :

 À des conditions de stabilité:

Il s'agit de tolérances autour de la masse médiane m50 calculée à partir des données hydrauliques.

 À des conditions de filtre : En général, les conditions pratiquées sont les suivantes :

 le d15 du filtre doit être plus grands que 5 fois le d15 du terrain (conditions de perméabilité) ;

 le d15 du filtre doit être plus petits que 5 fois le d85 du terrain (conditions d'écran);

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

mais des variantes existent.

Chaque couche d'enrochements doit répondre aux conditions ci-dessus à l'égard de la couche immédiatement inférieure. Compte tenu que l'on connaît pour un projet donné la masse moyenne de la carapace et la granularité du sol support, il sera procédé par approches successives pour définir la structure de l'ouvrage et les différentes fournitures.

Quel que soit l'ouvrage, il appartient au projeteur de préciser les tolérances par rapport à une masse donnée. Il importe également de vérifier si le fuseau granulométrique demandé sera applicable et facilement contrôlable.

2. La Forme :

Dans les formules de dimensionnement des enrochements présentées dans le chapitre III, intervient le coefficient kd, sans dimension, qui tient compte de la forme des blocs. Un enrochement cubique sera préféré à un enrochement tabulaire, plus fragile, un bloc arrondi est pénalisé par rapport à un bloc anguleux. Il est donc nécessaire de faire apparaître dans les spécifications des caractéristiques de forme s'exprimant par : - le rapport dimensionnel, - l'angularité.

2.1- Rapport dimensionnel :

E G

L

Figure 7 : Rapport dimensionnel d’un enrochement

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 Définitions : L : la plus grande dimension (longueur) ; G : la plus grande dimension mesurable perpendiculaire à la direction de L ; E : la plus grande dimension perpendiculaire au plan P (LG).

L + G  Le rapport dimensionnel est généralement déterminé par la formule : 2E Un rapport dimensionnel inférieur à 2 ou 2,5 est généralement requis.

 L'aplatissement peut dépendre de plusieurs facteurs:

 La nature géologique de la roche : Les roches schisteuses ou gneissiques par exemple ont tendance à se débiter en dalles ou en « table » suivant les plans de schistosité ;

 La stratification : Un massif calcaire finement stratifié pourra fournir des enrochements tabulaires ;

 La tectonique : Certains massifs affectés par une tectonique intense présentent une forte densité de fracturation dans une direction privilégiée (bancs-debout, zones de cisaillement...), il en résulte un débit en plaques suivant cette direction ;

 La décompression d'un massif dans sa zone superficielle : Par exemple, dans certains massifs de granite, la fracturation horizontale devient de plus en plus dense quand on se rapproche de la surface. Il en résulte un débit tabulaire caractéristique de cette zone décomprimée.

2.2- Angularité :

Pour les enrochements, on se contente généralement de spécifier qu'ils ne doivent pas être de forme arrondie.

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De tels matériaux peuvent provenir par exemple de vallées torrentielles, de certaines formes d'altération des granites (altération en boules). L'angularité qui intervient dans le coefficient des formules de dimensionnement intègre désormais plus ou moins vifs des arêtes, d'une part, et forme générale permettant plus ou moins d'imbrications des blocs entre eux, d'autre part. Les matériaux de faible résistance à l’usure peuvent fournir des enrochements qui, rapidement, peuvent s'émousser. Il y a donc évolution dans le temps du coefficient kd. Il apparaît nécessaire de prendre en compte ce paramètre et d'analyser en quoi cela hypothèque l'ouvrage. Comme il n’y pas d’essai existant pour une mesure de l’angularité des blocs, certain la classe parmi les caractéristiques complémentaires.

D. Caractéristique complémentaire :

Suivant l’environnement et les conditions particulières de l’ouvrage, des caractéristiques complémentaires pourraient être demandées comme la résistance au gel (norme NF P 18- 593) dans les régions exposées au gel, la résistance aux chocs déterminée par l’essai de fragilité ou essais de Los Angeles (norme NF P 18-573) et l’altérabilité par l’essai d’attaque de sulfate de sodium (norme P 18-594)

 Intégrité

Les tests classiques utilisés pour évaluer la résistance aux chocs d'un matériau sont l'essai Los Angeles et l'essai de fragmentation dynamique (norme NF P18-574). Bien adaptés aux granulats par la granularité de l'échantillon analysé, ces essais traduisent la fragilité intrinsèque du matériau en fonction de la minéralogie, de la structure et de la microfissuration.

Ils peuvent donc donner de précieuses indications sur les caractéristiques intrinsèques de la roche, mais sont difficilement transposable pour tester la fragilité des blocs d'enrochements qui est surtout liée à des discontinuités d'une échelle différente, naturelles (fissures, fils,

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diaclases, schistosité, litage...) ou artificielles (fissures créées lors des abattages).

Pour tester la fragilité des enrochements, il est donc nécessaire de s'orienter vers des essais sur blocs qui permettront de fixer un seuil réaliste de l'indice de continuité (Ic), facilement mesurable sur blocs. Parmi les techniques qui peuvent être utilisées, « l'essai de chute » en carrière apparaît bien adapté.

 Altérabilité

L’eau de mer contient du sel et possède un pH compris entre 7,7 et 8,4 (milieu alcalin). On note aussi la présence de dioxyde de carbone qui dissout le carbonate de calcium. Les principales actions de l’eau de mer sont la carbonatation du à l’action du dioxyde de carbone, la corrosion due à l’oxygène et aux chlorures, l’attaque due aux acides.

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CHAPITRE II- LES ENROCHEMENTS DANS LES OUVRAGES

I- GÉNÉRALITÉS :

La conception générale d’un ouvrage de protection contre la mer, à construire dans un site donné dépend essentiellement de la nature des enrochements que l’on peut se procurer à proximité et de la proportion d’éléments de divers poids que l’on peut économiquement obtenir d’une exploitation normale de carrière.

Les carrières donnent en général une gamme de poids suivants : - moins de 200 kg : 51 à 83 % - de 200 kg à 1 t : 7 à 15 % - de 1 à 4 t : 5 à 20 % - de plus de 4 t : 5 à 14 %

Le poids unitaire des blocs naturels ne dépasse généralement pas 10 t.

Pour satisfaire le compromis économique entre les matériaux disponibles et l’action destructive de la houle, la structure de l’ouvrage devra tendre vers la meilleure utilisation de l’ensemble de la gamme des matériaux produits par la carrière.

A- Exposition du problème :

Nombreux cas montrent la nécessité de protéger des ouvrages contre les agents d’érosion et d’altération ; mais pourquoi ces protections sont prévues au moyen d’enrochements ? En plus de la diversité des problèmes, il faut faire intervenir les contextes économique et technique.

1. Contexte économique :

Une étude comparative sur le prix de revient entre un enrochement naturel et un enrochement

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

en béton montrent que le bloc de roche est d'un coût moindre que celui d'un bloc artificiel même si la distance de transport est parfois assez grande. - Les enrochements sont parfois mis en dépôt car trop gros pour passer dans le concasseur primaire : prix départ carrière relativement bas ; - La confection d'un bloc de béton nécessite un approvisionnement en granulats et en ciment dont les fournitures ne sont pas toujours aisées ; - Même si le béton peut paraître moins cher à la tonne par rapport aux blocs de granit, ce constat ne tient plus en considérant le coût au mètre linéaire des ouvrages rechargés. (Densité plus élevée du granit joue un rôle très important dans la formule de Hudson).

2. Contexte technique :

L'utilisation des enrochements est favorisée par sa facilité de mise en oeuvre et la possibilité assez souple de rechargement en cas de désordre. Des difficultés se présentent pour les fournitures de béton : - Les densités élevées sont difficiles à obtenir ; - Des problèmes d'alcali-réaction sont parfois signalés.

Rapporté au mètre linéaire, un ouvrage consomme plus de blocs cubiques que d'éléments naturels en raison de la forme des éléments constitutifs et de l'arrangement possible des blocs. L'imbrication des blocs naturels étant plus « rustiques » et les modalités de mis en oeuvre et de rechargement sont moins contraignantes.

B- Domaines de consommation d’enrochements :

La demande s’est accrue pour : - construction ou reconstruction de ports ; - construction d’ouvrages de protection des talus; - reconstruction de digues détruite par les tempêtes.

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Les volumes et les catégories d’enrochements varient suivant les projets. Ils peuvent être de quelques milliers de mètres cubes pour un ouvrage de protection, et peuvent atteindre ou parfois dépasser 500 000 m3 pour un nouveau port.

II- ETUDES PREALABLES :

Sans entrer dans les détails des études aux digues à talus et ouvrages de défenses des côtes utilisant le même principe, il paraît intéressant d’en souligner deux points essentiels concernant : - Le recueil des données naturelles et fixation des paramètres de conception ; - La conception de l’ouvrage.

A- Recueil des données naturelles et fixation des paramètres de conception :

1. Les données d'environnement de l'ouvrage :

L'état des lieux, les conditions hydrauliques et hydrogéologiques générales, la recherche du meilleur compromis entre le coût de construction et le coût d'entretien sont les principaux pôles d'intérêt. On peut retenir : − les conditions géologiques et géotechniques du site; − la nature des sols de fondation (terrains d'assise) ; − les risques d'instabilité ; − la disponibilité en matériaux constitutifs (nature, éloignement) ; − tous les éléments auxquels sont confrontés les ouvrages tels que : •contexte hydrologique ; •contexte climatique ; •contexte d'utilisation (périodique ou permanente).

Les données spécifiques à recueillir sont :

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

− Contexte sédimentologique : Erosion, ensablement ; − Les marées et les conditions de houle (hauteur, période) (houle de projet); − L'existence et la nature des courants ; − La hauteur à protéger. Les principaux phénomènes qui peuvent nuire à pérennité d'un ouvrage sont toujours liés à l'action de la houle, des courants, la qualité de l'eau (actions chimiques), ou du vent.

2. Para mètres de conception :

L'ensemble des données précédentes est exploité pour fixer un certain nombre de paramètres qui serviront eux-mêmes à l'équilibre des solutions possibles et au prédimensionnement de l'ouvrage.

Les paramètres concernent essentiellement : − Le volume et la géométrie de l'ouvrage ; − La reconnaissance des terrains de fondation de l'ouvrage lui-même (stabilité, tassements), du réservoir éventuellement et des zones d'emprunt ; − L'étanchéité (de problème des sous-pressions) ; − La détermination des caractéristiques du corps de l'ouvrage et de sa constitution. (Résistance au cisaillement).

B- Conception de l’ouvrage :

D'une façon générale, les critères relatifs à la conception de l'ouvrage concernent principalement : − le fonctionnement directement lié à son exploitation envisagé ; − la stabilité la structure ; − les conditions de mise en oeuvre et son entretien ultérieur.

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1. C ritères relatifs à l'exploitation:

Les divers aspects à étudier dépendent grandement des fonctions assignées à l'ouvrage. Dans notre cas, il s'agit d'une protection du littoral vis-à-vis des actions de la mer. Il faut toutefois préciser que dans l'hypothèse où les franchissements sont susceptibles de menacer la pérennité de l'ouvrage, les événements considérés sont également ceux retenus pour la stabilité de l'ouvrage.

2. C ritères relatifs à la stabilité :

Les critères dépendent de la nature des matériaux composant la partie d'ouvrage concernée et en particulier de la possibilité de les remplacer, de les réparer voire même de surveiller leur comportement dans le temps. À titre indicatif, pour une carapace en enrochements un jeu courant de critères pourrait être le suivant : − début de dommage pour une houle décennale ; − ruine pour une houle centennale.

Le premier critère s'apparente à un état limite de service et le second à un état limite ultime.

Il serait sans doute logique de définir la fréquence des événements de référence par rapport à la durée de vie de l'ouvrage T. Le lien est proposé approximativement comme suit :  T(E.L.S)/T = 1/2 à 1/5  T(E.L.U)/T = 2 à 5

Évidemment ces rapports seraient d’être pondérés en fonction de la nature des services offerts par l'ouvrage, du fait qu'il protège une zone peuplée, un patrimoine quelconque, qu'il soit ou non facile à entretenir, en somme, les conséquences entraînées par les dommages. Aussi les valeurs proposées ne le sont elles qu'à titre purement indicatif. Ces choix sont du ressort du concepteur, même si le maître d'ouvrage serait sans doute parfois bien en peine de préciser la durée de vie qu'il souhaiterait voir affecter à son ouvrage.

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La prise en compte de la sécurité sur les ouvrages a désormais tendance à être traitée par l'approche semi-probabiliste.

3. C ritères relatifs à la mise en oeuvre:

Les sujétions de mise en œuvre et d’entretien ultérieur peuvent être déterminantes quant à la conception de l’ouvrage. Il peut s’agir tout d’abord de la nature et qualité des matériaux disponibles et notamment les enrochements. Les caractéristiques des engins mobilisables sur place et plus particulièrement leur capacité de manutention de blocs imposants à des portées importantes constituent des éléments susceptibles d’infléchir substantiellement les esquisses initiales.

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CHAPITRE III- DESCRIPTION DE L’OUVRAGE

L’ouvrage est constitué habituellement d’un massif de tout-venant formant le remblai, d’une carapace côté mer, en gros enrochements ou en blocs artificiels et d’une ou plusieurs couches d’enrochements disposées entre la carapace et le remblai afin de constituer un filtre. La butée de pied est une partie très importante de l’ouvrage dont la conception et la réalisation doivent être conduites avec grand soin.

I- LA CARAPACE :

La construction de la carapace est importante car c'est elle qui subi les attaques les plus fortes de la houle, forme la première défense contre l'action d'érosion des vagues et représente aussi une protection pour les sous-couches. C'est en effet entre les blocs de la carapace que l'essentiel de l'énergie contenue dans les vagues va être dissipée, avant de rentrer en contact avec les sous-couches. Les enrochements sont généralement disposés en deux couches et leur stabilité dépend, essentiellement, de leur masse volumique mais aussi de leur forme et d'une imbrication convenable.

Certains blocs artificiels (tétrapodes, accropodes,...) résiste autant à l'action de la houle que par leur enchevêtrement que par leur poids propre, ils réservent moins de sécurité lors des premiers endommagements et nécessitent donc des coefficients de sécurité assez élevés ainsi qu'une détermination plus précise de la houle de projet. Les blocs artificiels font l'objet d'une attention particulière lors de leur mise en place. Un plan de pose est déterminé préalablement à cette opération. Les enrochements naturels dont la stabilité est assuré en grande partie par leur poids propre, chaque bloc étant relativement indépendant de ses voisins, ne nécessitent pas l'établissement d'un plan de pose.

Le choix du type de blocs dépend quant à lui, de la disponibilité des enrochements de bonne

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qualité, de leur prix, du coût de fabrication des blocs artificiels, de la possibilité de les stocker sur le chantier, ainsi que de l'expérience des concepteurs de l'ouvrage.

II- LES FILTRES :

Les couches de filtre ont pour but, à la fois d'empêcher que les matériaux du remblai passent à travers les protections latérales contre l'érosion des courants engendrés essentiellement par la montées et descentes des vagues sur l'ouvrage, et de continuer à dissiper l'énergie de la houle après son passage à travers la carapace. Ils ont également un rôle de fondation de la carapace, et de protection du remblai pendant la construction de l'ouvrage et doivent présenter une bonne perméabilité pour éviter les sous pressions.

Les filtres peuvent être composés : − de matériaux graveleux naturels de granulométrie progressive (0,5 à 5t) ; − d'enrochements béton de granulométrie progressive ; − de géotextiles ; − de matériaux bitumeux.

Le poids unitaire des matériaux constituant le filtre est déterminé en fonction de celui des blocs de la carapace, ainsi que de leur forme. Le filtre est généralement de deux types différents:

− Le premier se place directement sous les blocs de carapace, désigné sous le vocable de FILTRE SUPPORT. Le poids moyen des blocs le composant représente généralement une fraction de celui du bloc de carapace, le fuseau granulométrique étant le plus souvent assez resserré autour de cette valeur. Le rôle de cette couche est d’offrir une assise permettant d'obtenir un bon accrochage de la carapace en présentant une taille et une distribution des cavités adaptées au type de bloc utilisé. Il importe d'autre part que le filtre support bénéficie d'une perméabilité, car cette dernière influence directement sur les circulations hydrauliques de la couche

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supérieure et conditionne par là la stabilité même des blocs de carapace.

− Le FILTRE DE TRANSITION constitue le second type. Son rôle ne souffre d'aucune ambiguïté. Il s'agit principalement de retenir le départ des matériaux fins au travers des couches supérieures. La composition de cette couche lui permet d’être drainée par le filtre support et de drainer le remblai. Cette disposition permet donc d'amortir progressivement les vitesses d'écoulement de l'eau à l'intérieur de l'ouvrage.

Lorsqu'un filtre de transition n'a pas été prévu, c'est alors le filtre support qui doit assurer le rôle de l'élément manquant. Mais il importe de mettre en œuvre des filtres au moins en deux couches avec un minimum de 30 cm d’épaisseur.

III- LA BUTÉE DE PIED :

Les butées de pied ont pour but de constituer une butée pour les carapaces, mais elles ont aussi un rôle à la fois de protection et de filtre des matériaux sous-jacents, voire le remblai lorsqu'il est en contact, et assurent une protection de l'ouvrage contre les affouillements de pied. La butée de pied est soumise à l'action des courants de retour des vagues.

Une disposition fréquente consiste à bâtir la butée de pied à l'aide d'enrochements de même calibre que ceux du filtre support, lorsque tel arrangement est possible. À noter que la butée de pied peut prendre la forme d'une simple assise horizontale des blocs de carapace, constituant une protection avancée du pied du talus, et améliore la tenue de l'ouvrage. En général, il est recommandé que : − La largeur d’arase de buté est au moins égale à l’épaisseur de la carapace (en général de deux à trois blocs) afin de retenir à ce niveau les éventuels blocs de carapace ayant chuté ; − La hauteur minimale sera de deux épaisseurs de blocs la constituant ; − Elle doit se reposer sur une bonne assise. R. Lala Nirina 54 BTP2005

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Lorsqu’il n’est pas possible de mettre en œuvre des filtres de transition, un minimum d’épaisseur du tout-venant doit être prévue. Les recours aux géotextiles sont possibles, à condition d’assurer leur protection vis-à-vis de poinçonnement.

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CHAPITRE IV- LES DIMENSIONNEMENTS.

I- D IMENSIONNEMENT DES BLOCS :

La solution « enrochements » présente une grande variété de type de profil et de structure, toutefois le dimensionnement passe toujours par le calcul de la masse (ou le diamètre) des matériaux constitutifs (blocs unitaires), quelle que soit la partie de l'ouvrage concerné. Il est admis ensuite une tolérance autour de la masse moyenne ou du diamètre moyenne pour déterminer le fuseau granulométriques de l'enrochement à mettre en place.

On se rappellera des principales formules habituellement utilisées (formules empiriques basées généralement sur des études expérimentalement sur modèle réduit). Toutes ces formules prennent en compte des exigences hydrauliques (caractéristiques de la houle) car les enrochements, une fois mise en place, doit résister à la force « d'entraînement » qui le sollicite.

Plusieurs critères interviennent dans le dimensionnement du bloc : − la vitesse d'entraînement des matériaux ; − la position du bloc dans la structure de l'ouvrage (carapace, le filtre, butée de pieds, etc.). Ensuite, la masse est définie, il faut déterminer : − la granularité à mettre en place à partir du diamètre ou de la masse calculée, − l'épaisseur minimale et le nombre de couches nécessaires selon les divers arrangements et structures.

A- Carapace :

1. Déter mination de la masse des blocs:

C’est surtout la carapace de protection qui subit l’action de la houle, aussi la détermination de ses caractéristiques a fait l’objet d’importantes recherches. R. Lala Nirina 56 BTP2005

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De nombreux auteurs ont définis des formules empiriques, basées sur des études expérimentales systématiques en laboratoire. Parmi elles, on évoquera des formules usuelles :

 Formule d’Irribaren (1938)

k H 3 ρ W = a  ρ  3  a − 1 ( cosα − sin α ) 3  ρ   w  W : poids du bloc en t, stable au niveau de la mer sous l’action d’une houle au déferlement d’amplitude H. k = 0,019 pour les blocs artificiels parallélépipédiques.

ρa : masse volumique du matériau du bloc de carapace en t/m3 ;

ρw : masse volumique de l'eau de mer en t/m3 ; α : pente du talus ;

 Formule de Larras (1952)

2π H k H 3 ρ W = a * L 3 π  ρ  4 Dp  a − 1 ( cosα − sin α ) 3 sinh  ρ  L  w  k = 0,0152 pour les enrochements naturels ; = 0,019 pour les blocs artificiels parallélépipédiques ; = 0,005 pour les tétrapodes.

Dp : profondeur supposée uniforme ;

L : la longueur d’onde (calculée) de la houle à la profondeur Dp.

 Formule de Beaudevin (SOGREAH - 1955)

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ρ  1  W = a kH 3  − 0,15  ρ  3  cot gα − 0,8   a − 1  ρ   w  Avec k = 0,25 pour des enrochements de carrières ; k = 0,12 pour des blocs béton cubiques. Dans cette formule, k tient compte d’un coefficient de sécurité 2,5 % aux valeurs expérimentales.

 Formule de R. Hudson (1974)

H 3 * ρ 1 W = a *  ρ  3 cot gα kd  a − 1  ρ   w  H : hauteur de déferlement de la houle ; kd : coefficient de stabilité.

La formule d’Hudson est la plus intéressante du fait de sa simplicité et de ce que de très nombreuses études ont porté sur la détermination du coefficient kd qui caractérise la performance hydraulique de la forme du bloc vis-à-vis de la stabilité externe, et est défini en fonction du taux de dommage à la carapace. Des valeurs de kd extraite du tableau de Hudson sont reportées dans les tableaux 4.a et 4.b en ce qui concerne les enrochements naturels.

Tableau 4.a : Les valeurs de kd extraites du tableau de Hudson en tenant compte de l’angularité.

Blocs Perméabilité Nombre Disposition kd en talus normal Talus naturels de blocs Vague Vague Cotg Vague Vague déferlante non α déferlante non déferlante déferlante Arrondi 0,38 2 En vrac 2,1 2,4 1,5/3 1,7 1,9 3 2,8 3,2 2,1 2,3 Anguleux 0,38 1 En vrac 3,5 2,9 2,3 0,37 2 3,5 4,0 1,5 2,2 3,2 2,0 2,5 2,8 58 R. Lala Nirina 3,0 2,0BTP2005 2,3 Anguleux 0,40 3 Organisé 3,9 4,5 3,7 4,2 2 4,8 5,5 3,5 4,5 BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Tableau 4.b : Valeurs de kd obtenues par Hudson et utilisées dans l’interprétation des essais LNH.

Dommages en % Kd 0 - 1 1 - 5 5 - 10 10 - 20

Enrochements naturels 3,2 5,1 7,2 9,5

Mais la formule de Hudson s’applique en premier lieu à la situation suivante : − Ouvrage peu ou non franchissable ; − Houle régulière non déferlante ; − Fonds plats devant l’ouvrage ; − Début de dommage ou faible dommage.

La formule et les abaques (figure 8 et Tableau 5) de R. Hudson sont très largement utilisés. Même étant la plus utilisée, une des premières difficultés de l'application de cette formule réside dans le choix de la valeur de H dans le cas d'une houle aléatoire. Bien qu'on ait retenu la valeur de H1/3, c'est désormais H1/10 qui est suggéré. Cette valeur désigne la moyenne des 10 % des vagues les plus fortes devant l'ouvrage.

D'autre part, l'estimation de la valeur H1/10 devant l'ouvrage n'est pas immédiate lorsqu'une influence de la pente des fonds et du déferlement interviennent.

 Incertitude de la formule : En 1988, Van Der Meer a estimé à 18 % le coefficient de variation de la formule. Melby et Mlaker, en 1997, ont rendu compte d’un coefficient de variation de 25 % pour le coefficient de stabilité de l’enrochement, kd.

2. Ca rapace réalisée avec des blocs de granularité étalée :

Formule donnant la masse moyenne des enrochements :

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ρ H 3 = a 1 W50 3 *  ρ  cot gα k  a − 1 RR  ρ   w 

W50 : masse moyenne, avec un coefficient de 3,6 pour les plus gros enrochements et un coefficient de 0,22 pour les plus petits. kRR : indice de stabilité, pris à 1,3 si la profondeur au pied n'excède pas 6 m et 1,7 dans le cas contraire.

Dans ces conditions, l’ouvrage peut subir au plus 5 % de dommage. Mais dès que le creux dépasse 1,50m, une granulométrie serrée est plus économique.

Un fuseau granulométrique resserré s’exprime par des valeurs variant de 0,75 W50 à 1,25 W50 et un fuseau plus large, allant de 0,125 W50 à 4 W50.

3. Epais seur de la carapace et arrangement :

Il est recommandé de réaliser la carapace en 2 couches, disposition la plus courante, permettant une meilleure imbrication.

La couche de carapace est caractérisée par le nombre d’éléments en épaisseur, l’épaisseur E, et le nombre de blocs en unité de surface Ns.

1  W  3 E = n k   ∆  ρ   a 

2  ρ  3  p  a Ns = k ∆  1 −     100   W  où : k Δ : coefficient mesuré = 1,02 pour un bloc naturel arrondi, carapace en 2couches = 1,15 pour un bloc naturel anguleux, carapace en 2 couches = 1,10 pour un bloc naturel anguleux, carapace en 3couches

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p : porosité en pourcentage de la cour (37 à 40) = 38 pour un bloc naturel arrondi, carapace en 2 couches = 37 pour un bloc naturel anguleux, carapace en 2 couches = 40 pour un bloc naturel anguleux, carapace en 3 couches

W : masse du bloc

En général, les blocs sont disposés pêle-mêle, l’imbrication accroît la stabilité et la chut de l’un d’entre eux ne crée pas de dommage en chaîne.

B- Butée de pied :

Pour ne pas utiliser des enrochements de poids unitaire élevé à des profondeurs où leur emploi ne se justifie plus, on dispose en général une butée de pied qui doit cependant résister à l’affouillement. D'après la SOGREAH, le poids unitaire des enrochements peut être calculé par la formule de R. Hudson aménagée :

ρ * H 3 = 0,1 a H W * 3 * kd  ρ  h (* 1,2 ou 1,3 si h ≥ 0,1H).  a − 1 *cot gα  ρ   w 

Avec h = côte d'emplois de l'enrochement calculé, comptée par rapport au niveau de repos.

La masse calculée à l'aide de la cette formule est la limite inférieure de la catégorie d'enrochements employée; il est mieux de constituer une berme horizontale de 3 à 4 m en avancée sur les talus pour éviter qu'un bloc ne roule jusqu'au pied de l'ouvrage. De même, une pente légèrement plus douce que celle du talus naturel est plus adaptée pour limiter l'érosion.

C- Di mensionnement des couches internes :

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Contrairement à la carapace qui doit présenter une catégorie assez homogène pour obtenir un fort indice de vides en vue de réduire les sous pression, la couche de transition (catégories intermédiaires) devrait présenter une granularité assez étendue pour participer à l'étanchéité de l'ouvrage.

Plus on va vers le remblai, plus la granulométrie doit être étalée : − Par raison d’économie ; − Pour limiter les tassements.

L'ensemble des auteurs mentionne les règles de Terzaghi pour le dimensionnement des filtres qui s'écrit :

4 d  D  4 d 15 15 85

d15 : diamètre à travers lequel passent 15 % des enrochements de la catégorie inférieure ; d85 : diamètre à travers lequel passe 85 % des enrochements de la catégorie inférieure ;

D15 : diamètre à travers mutuel passe 15 % des enrochements de la catégorie supérieure.

N.B : − d correspond toujours au diamètre des éléments du plus petit des matériaux en contact − D correspond toujours au diamètre du plus gros des matériaux en contact.

Le simple examen de quelques coupes types représentatives de la pratique montre bien que les usages s’en écartent sensiblement. À l'heure actuelle, seuls des essais en modèle réduit permettent de vérifier une carapace intérieure de moindre granulométrie par rapport à la carapace extérieure.

Après le calcul hydraulique ayant déterminé la masse unitaire, il est défini un fuseau de niveau du projet à partir de l'application des conditions de filtre. Pour faciliter les contrôles, il est plus avantageux de donner les « fuseaux de distribution des masses » que « la distribution

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des dimensions », comme c'est fréquemment le cas.

D- Critère de choix des hypothèses de prédimensionnement :

À la suite des diverses étapes mentionnées précédemment, le projecteur dispose des valeurs pondérales caractérisant « son enrochement ». Ce prédimensionnement met en évidence plusieurs aspects importants : − par exemple, sur le plan de la masse volumique l'enjeu est sérieux ; passer de la masse volumique 2,4 à 2,7 t/m3 permet de diviser la masse des blocs par 1,6 ; − en ce qui concerne la forme des blocs et son incidence sur la valeur du coefficient kd, il est intéressant de noter que la réalisation d'une carapace en deux couches avec des enrochements anguleux permet de diviser la masse unitaire des blocs par 1,6 à 1,7 par rapport à des enrochements arrondis ; − enfin, la pente de la carapace (protection) est définie par la taille maximale des enrochements. Réduire la pente permet de réduire également la masse unitaire des enrochements les conduits corrélativement à une augmentation dans les quantités de matériaux à mettre en oeuvre.

L'objectif à atteindre pour le concepteur est de trouver la sélection la plus économique et en particulier de tenir compte des ressources en matériaux à proximité du site de l'ouvrage. Car un ouvrage est conçu de façon à être économiquement et techniquement viable.

II- H OULE DE DIMENSIONNEMENT :

Un rappel des formules usuelles de dimensionnement d’enrochements a été vu précédemment mais d’autres points mériteraient d’être abordés comme la houle de projet (choix de la hauteur de la houle à introduire dans les formules), l’influence de divers paramètres tels la durée de la tempête, la période de la houle et le déferlement sur la détermination de la houle sur l’ouvrage

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et la notion de dommage.

Il faut aussi préciser que la performance hydraulique d’un bloc ne se résume pas forcement à l’aspect stabilité. Son comportement vis-à-vis du run-up ou ascension de la vague sur le talus peut dans certains cas constituer un critère de choix déterminant.

A- Houle de projet :

Le dimensionnement d'un ouvrage nécessite autant de houles des références ou de projet d'aspects fonctionnels ou de stabilité à examiner. La fréquence des éléments à considérer relève de choix du concepteur et dépend de la fonction de l'ouvrage.

A titre indicatif, les ordres de grandeur des fréquences des événements à retenir pour les problèmes à examiner dans la plupart des cas sont :

− Pour une agitation touchant l’ensemble de l’ouvrage : H1/3 annuel − Pour la stabilité externe de la carapace (la stabilité interne non maîtrisée) :

 H1/10 décennal en phase de début de dommage ;

 H1/10 centennal en phase de ruine.

= H 1 1,27 H 1 Suivant la distribution de Rayleigh on a 10 3 (SPM 1984).

Une formule permettant de trouver la valeur de H1/3 est donnée par GODA dans le paragraphe C- 4 qui suivra.

B- Houle équivalente au large:

Généralement, la détermination de la houle sur le site nécessite de calcul du transfert de la houle depuis le large jusqu’au site implantation. La connaissance relative à ce phénomène concerne principalement la houle frontale évoluant sur des fonds à pente constante. Afin d'exploiter au mieux cette connaissance, on a recours au concept de houle équivalente.

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La houle équivalente (au large) H'0 est défini comme étant la houle du large qui, si elle se propageait frontalement sur une pente régulière (en 2D), conduirait à la même hauteur au point où elle est calculée.

' = H Cette définition se traduit par : H 0 K s

− H'0 : houle équivalente au large ; − H : houle calculée au point considéré ;

− Ks : coefficient de shoaling ; − d : profondeur.

− 1 2   4π d   =   + L  ( π d ) K S  1  tanh 2   sinh(4π d )  L    L  

C- Influence du déferlement pour la détermination des houles sur l’ouvrage :

1. I ntérêt :

Le déferlement désigne en fait différents phénomènes qui conduisent à modifier considérablement la géométrie d'une vague jusqu'à ce qu'elle libère son énergie. Il importe d'en tenir compte pour déterminer les hauteurs de houle susceptibles de solliciter l'ouvrage. Ce paragraphe, outre un rappel des formules historiques, présente deux démarches conduisant à la détermination des hauteurs à retenir, l'une issue des éléments du CERC concerne la houle régulière, l'autre proposée par GODA considère la houle aléatoire.

2. Formules historiques :

Les critères historiquement proposés ont été les suivants :

− Hd/L = 0,142 en eau profonde (MICHELL, 1893);

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− Hd/L = 0,142 th(2π d/L) (MICHE, 1894);

− Hd/d = 0,78 en eau peu profonde (MUNK, 1949).

Nous pouvons considérer que la deuxième formule généralise les deux autres.

En effet, si L0 correspond à la houle en grande profondeur, la formule de MICHE va s'écrire :

− Hd/L = 0,142 L/L0

À noter également qu'en faisant tendre d/L vers zéro, la formule de MICHE devient pour les faibles profondeurs :

− Hd/L = 0,142 * 2π d/L

Soit Hd/d = 0,89 ce qui se rapproche sensiblement de la formule de MUNK.

Il importe de souligner que les formules précédentes en eau peu profonde conduisent à des résultats erronés lorsque la pente des fonds s'écarte sensiblement de la valeur nulle.

3. Formules du CERC :

Lorsque les fonds varient uniformément, diverses formules incluant la pente des fonds (m) ont été proposées : = 0,19 ( ) − 0,1 H d d 1,09m d L0 SUNAMARA H H d = b − a d WEGGEL d ( g T ²) = ( − − 19m ) a 4,46 1 e − b = 1,56 /(1+ e 19,5m )

En fait la vague maximale susceptible d'atteindre l'ouvrage peut excéder les valeurs fournies par ces formules lorsque la valeur d retenue dans le calcul correspond à la valeur en pied. En effet, c'est la profondeur du début de déferlement qui compte et les trajets au cours duquel le processus de déferlement s'effectue doit être pris en compte. R. Lala Nirina 66 BTP2005

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Ce trajet est donné par GALVIN pour le déferlement plongeant sous la forme : x = 4 − 9,25m H d La combinaison de cette équation avec celles données par WEGGEL conduit la résolution de la valeur du déferlement suivante : = ( − ) H d d s A B C Avec :

− A = [ m a (18,5m − 8) ] 1 T ² B = a + (1+ 9,25m²b − 4mb) d s

1    2  2 =  + T ² ( + − ) − T ² ( − )  C   a 1 9,25m²b 4mb  4mb a* 9,25m 4    d s  d s 

L'expression de Hd/ds est donnée sous forme d'abaques en fonction de ds/T² et de m la pente des fonds. (Figure 9)

Il faut remarquer que ces formules ne font pas intervenir la houle au large, les valeurs données représentent les grandeurs maximales physiquement envisageables en fonction de la profondeur, de la pente des fonds et de la période. Il importe donc de connaître la houle équivalente du large susceptible de générer pareille hauteur. Ceci s'obtient aisément à l'aide de la figure 10. Si la valeur trouvée excède la valeur de la houle équivalente de référence, cela signifie que les houles du large sont trop faibles pour occasionner la vague maximale physiquement possible. La figure 11 fournit alors une nouvelle valeur de déferlement inférieure à la précédente représentant le maximum susceptible d'être généré en fonction de la pente par H'o vague de référence. Il s'agit ensuite de vérifier que l'ouvrage est bien implanté dans la zone où la valeur précédemment trouvée est censée se produire. C'est la figure 12 qui sert de base à l'identification de cette zone. Son utilisation conduite à la détermination de dd min et dd max. Il faut assurer qu'en théorie :

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≤ ≤ d d min d s d d max ≤ En pratique, on vérifie uniquement : d s d d max Le cas où cette inégalité n'est pas vérifiée signifie que la profondeur d'implantation est telle que le processus de déferlement n'intervient pas. Dans cette hypothèse, la vague du projet est prise égale à :

Hs = Ks H'0 où Ks est le coefficient de shoaling. Cette valeur constitue précisément celle d'origine (§ B).

Le LNH a aussi fait des travaux de recherches similaires portant principalement sur des enrochements naturels placés en deux couches à 3/2 devant des fonds présentant des pentes de 1 %, 5 % et 10 %. Les résultats sont synthétisés sous forme d’abaques.

4. Formules de GODA :

Les résultats exploités ci-dessus résultent le plus souvent d'anciens essais menés en canal de houle monochromatique. GODA a développé des formules basées à la fois sur une schématisation numérique, sur des résultats d'essais en laboratoires et sur des observations en nature. Ces formules très pratiques donnent la variation d'amplitude d'une houle aléatoire se propageant frontalement sur des fonds de pente constante est soumis au processus de déferlement.

Elles décrivent :

 K H ′ : d ≥ 0,2  s 0 L = 0 H 1  3 [( β ′ + β ) β ′ ′ ] d   min 0 H 0 1 d ; max H 0 ; K s H 0 : 0,2  L0

 1,8 K H ′ : d ≥ 0,2  s 0 L = = 0 H max H 1  250 [( β * ′ + β * ) β * ′ ′ ] d   min 0 H 0 1 d ; max H 0 ; 1,8 K s H 0 : 0,2  L0

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

− 0,38  ′  1,5 β = H 0 20 m 0 0,028  e  L0 

β = 4,2 m 1 0,52e

  ′  − 0,29  β = H 0 2,4 m max max 0,92 ; 0,32   e    L0  

− 0,38  ′  1,5 β * = H 0 20 m 0 0,052   e  L0 

β * = 3,8 m 1 0,63e

  ′  − 0,29  β * = H 0 2,4 m max max1,65 ; 0,53  e    L0   g T ² (m) étant la pente des fonds et L0 la longueur d'onde au large soit 2π où T est la période significative de la houle.

III- PERF ORMANCE HYDRAULIQUE :

A- Estimation de run-up

Il s'agit de la cote maximale atteinte par l'ascension de la vague sur la pente en prenant comme référence le niveau de l'eau au repos. S'il fallait choisir le terme français équivalent, il pourrait être « ascension ». De la même façon, on définit un run-down ou descente. Ces grandeurs sont souvent caractérisées par leurs coefficients respectifs, rapport entre les valeurs concernées, la houle les générant, la pente du talus et la rugosité, la porosité et la perméabilité de la structure.

C'est le coefficient du run-up qui évidemment a mobilisé le plus de recherches car il sous entend le pourcentage des vagues capables de franchir l’ouvrage. En effet, l’absence totale de franchissement, quel que soit les conditions de houle et de surélévation du plan d’eau, n’est pas souvent acceptable au plan économique.

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Diverses sources de travaux sont ici mentionnées :

1. Les données de CERC :

Les valeurs concernent le run-up issue d'une houle régulière. Pour la transposition des résultats à la houle aléatoire, le CERC néglige l'interaction entre les vagues successives en admettant que la distribution des run-up correspond à celle des vagues incidentes. Ainsi en grandes profondeurs, c'est la distribution du RAYLEIGH qui sert de référence, c'est-à-dire que les run-up suivent la relation : ( ) − Ru p = ln p Rus 2

Où Rus est le run-up calculé à partir de Hs ou H1/3 comme précédemment indiqué, Ru(p) et dont la valeur du run-up dans la fréquence de dépassement dans le train de vagues est p.

2. La formule du LNH :

Le LNH à partir des résultats d'essais propose pour les enrochements la formule suivante :   0,51 Ru  tg α  = 0,67 *   H  H   L  Où L désigne la longueur d'onde au pied de l'ouvrage, α la pente de l'ouvrage.

Cette formule met en évidence l'influence du paramètre d'Iribarren « local » : tg α H L

Différents auteurs avaient cherché à représenter la variation du coefficient de run-up sous la forme :

Ru ( ξ ) = A[1− e B ] H α ξ = tg γ = H Où avec et L0 désigne la longueur d’onde au large γ L 0

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Les valeurs de A et B correspondant aux courbes de la figure 13 ci-après sont :

Courbe A B 1 1,79 - 0,46 3 1,45 - 0,52 4 1,37 - 0,60

3. Les indications du manuel du CUR/CIRIA :

Les résultats obtenus par Van Der Meer pour les enrochements placés sur support perméable ou non sont présentés. Les formules proposées s'écrivent : Ru( p) = a ξ si 1 ξ ≤ 1,5 H s Ru( p) = b ξ c si ξ 1,5 H s

( ) = Ces valeurs sont limitées pour les structures perméables (P>0,5) à : Ru p H s d Hs est la hauteur de la houle estimée à la profondeur d’implantation de

l’ouvrage, équivaut à H1/3.

Les valeur de a, b, c et d sont données pour différentes fréquences du dépassement p figurent dans la tableau ci-après : Tableau 6 : p a b c d 0,1 % 1,12 1,34 0,55 2,58 1 % 1,01 1,24 0,48 2,15 2 % 0,96 1,17 0,46 1,97 5 % 0,86 1,05 0,44 1,68 10 % 0,77 0,94 0,42 1,45 30 % Significatif 0,72 0,88 0,41 1,35 50 % Moyen 0,47 0,60 0,34 0,82

Le coefficient de variation de a, b, c et d, pour une structure perméable est estimé à 16 % car les essais étaient fait en considérant une pente de 10 % du fond. Comme l’ouvrage est censé être non franchissable, l’hypothèse peut être prise pour p = 2 %.

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B- Notion de dommages :

Le dommage était estimé, en 1958 par Hudson, en pourcentage du rapport de la moyenne des surfaces érodées et la moyenne des surfaces initiales. Le shore protection manual 1984 le calculait à partir du volume déplacé dans la zone de déferlement. Le LNH a conduit des essais visant à mesurer l’influence de la durée de la tempête sur la stabilité de la carapace. Les formules de quantification des dommages ont été développées sous la forme : = α β D a H 1 t 10 D exprimant le dommage en % de blocs déplacés ; t étant la durée de l’action, exprimé en heures ; a, α et β sont des coefficient dépendant de la nature des blocs ;

− a = 4,46 (1− e 19 m ) de la formule de WEGGEL ; α et β valaient 3,9 et 0,37 pour les enrochements lors des tests.

De là, une formulation de prédimensionnement est proposée : = 0,1 H d 0,9 H 1 t 10

Les dommages sont également caractérisés par des nombres adimensionnels. Le niveau de dommage est défini par : (Broderick 1983) A S = e d ( ) 2 Dn50

Ae représente la surface érodée dans le profil.

Pour une pente à 2/1, Sd = 2 correspond au début de dommage et Sd = 8 à la ruine.

IV- STABILITE DE L’OUVRAGE :

Par une nouvelle approche, les enrochements sont caractérisés par leur diamètre nominal

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

s'exprimant par :

1  W  3 =  50  Dn50 ρ  a 

La densité relative ∆ est donnée par : ρ ∆ = a − 1 ρ w

Au lieu de kd, c’est Ns le nombre de stabilité qui caractérise le comportement du bloc :

= H s Ns ∆ Dn50 La correspondance ente kd et Ns s’exprime simplement par :

1 Ns = ( kd cot g α ) 3

De nombreuses formules de stabilité expriment la valeur du nombre de stabilité en fonction du paramètre d’Irribaren ξ :

tg α ξ = où γ = H est la cambrure de la houle γ L 0

g T ² L = étant la longueur d’onde au large. 0 2π T est la période de la houle.

Pour calculer la stabilité de ces genres d’ouvrage, on applique la relation fondamentale de la dynamique :

= ρ 2 − L’action de la houle s’écrit : FD k w Dn50 V ²

Où V est la vitesse des particules d’eau, de l’ordre de 2 g H et H est la hauteur de la houle. = ρ 2 L’action dynamique de la houle s’écrit donc : FD 2k w Dn 50 g H

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= ( ρ − ρ ) 3 − La force statique de résistance des blocs est : Fs k2 a w g Dn 50

L’équilibre de l’ouvrage est donc donné par la relation : = ρ 2 = ( ρ − ρ ) 3 FD FS soit 2k w Dn50 g H k2 a w g Dn50  ρ  2k H = k  a − 1 D 2  ρ  n50  w  k H = 2 = ∆ Ns Dn50 2k Ns est le nombre de stabilité de la structure ; un nombre adimensionnel dépendant des caractéristiques de l’enrochement et de l’eau.

1 Avec Ns = ( kd cot g α ) 3 , on a :

1 H = ( α ) 3 ∆ kd cot g Dn50

1. Stabilité de la carapace :

La majeure partie de la connaissance relative au comportement des blocs de carapace sous l’action de la houle concerne la stabilité externe des éléments. Les contraintes internes au matériau demeurent difficiles à appréhender et la recherche dans ce domaine n’est pas très avancée car bien que l’ouvrage soit essentiellement destiné à assurer une protection contre la mer, il remplit également un autre rôle de soutien des terres situées derrière lui.

De nombreuses formules de stabilité expriment la valeur du nombre de stabilité en fonction du paramètre d’Irribaren ξ que certain appelle paramètre de rupture. Parmi l’ensemble des formulations proposées, les expressions de Van Der Meer (1988) pour les enrochements s’écrivent :

− Déferlement plongeant : ξ < ξc

R. Lala Nirina 74 BTP2005

BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

0,2   − H s = 0,18 Sd ξ 0,5 ∆ 6,2 P   Dn50  N 

− Déferlement gonflant : ξ > ξc

0,2 −   H s = 0,13 Sd α ξ P ∆ 1,0 P   cot g Dn50  N 

1 avec ξ = [ 0,31 α ] ( P + 0,5) c 6,2 P tg

P : perméabilité variant suivant la composition de l’ouvrage ; N : nombre de vagues (au maximum 7 500).

Les formules de Van Der Meer sont relatives à Hs, hauteur significative de la houle au pied de la structure.

 Validité : - ces formules sont valables en grande profondeur : Hs/d = 1/3 ; - seule la première est à utiliser pour cotg α ≥ 4,0 ; - 0,1 ≤ P ≤ 0,6 ; 0,005 ≤ γ ≤ 0,06 ; 2,0 t/m3 ≤ ρ ≤ 3,1 t/m3 ;

- En petite profondeur, Hs est remplacé par H2 % /1,4; on a ainsi :

o Déferlement plongeant : ξ < ξc

0,2 H   − 2 % = 0,18 Sd ξ 0,5 ∆ 8,7 P   Dn50  N 

o Déferlement gonflant : ξ > ξc

0,2 H −   2 % = 0,13 S d α ξ P ∆ 1,4 P   cot g Dn50  N 

H2 % est approximativement calculée par la valeur Hmax de la méthode de GODA.

 Incertitudes des formules :

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BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

Les coefficients de variation des facteurs 6,2 et 1,0 des deux formules sont estimés respectivement à 6,5 % et 8 %.

En 1991, Van Der Meer a entré un facteur de réduction fi du diamètre nominal Dn50

entrant dans le calcul de stabilité d’un ouvrage infranchissable. Donc Dn50 est remplacé

par fiDn50.

 R S  fi =  1,25 − 4,8 c p   π   H s 2 

Où Rc est hauteur du franc-bord ;

= H s S p Lp

Lp est la longueur d’onde correspondant à Hs

R S Mais une limite est posée : 0  c p 0,052 π H s 2

2. Stabilité de la butée de pied :

Une expression analytique est proposée après les essais réalisés par DELFT HYDRAULICS et la DANISH HYDRAULIC INSTITUTE et publiés dans e manuel du CIRIA/CUR et le Shore Protection Manual.

Elle s’écrit :

H  h  1,43 s = 8,7  t  ∆ Dn  h 

ht est la côte d’arase de la butée de pied par rapport au niveau de repos. h est la profondeur de la butée de pied par rapport au niveau de repos.

1 Si la fonction de dommage est exprimée par g = ∆ Dn ( kd cot g α ) 3 − H alors on a :

− g ≤ 0 signifie dommage ; − g > 0, stabilité. R. Lala Nirina 76 BTP2005

BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

RESUME :

Les réponses à apporter dans le domaine des enrochements en travaux maritimes tiennent essentiellement à la confrontation des données de conception avec les ressources géométriquement et qualitativement disponibles. Les hiatus, qui ne manque pas d'apparaître au sein des projets, proviennent de processus consacré par l'habitude : les dimensionnements sont établis fréquemment avant de considérer l'ensemble des problèmes liés à la fourniture des matériaux (et lorsque le projet est prêt, on n'est pas sûr de trouver des enrochements).

Les caractéristiques minimales auxquelles doivent satisfaire les enrochements sont définies par le Maître d’œuvre dans son CCTP : − la masse volumique, en kg/m3 ; − la résistance à la compression, en MPa ou kg/cm² ; − la résistance au choc dont l’essai de référence est Los Angeles ; − la résistance à l’usure obtenue par l’essai Deval.

Il est aussi nécessaire de définir un seuil minimum de l'indice de continuité à retenir.

L'évaluation qualitative des enrochements ne doit donc pas se limiter un contrôle des spécifications requises pour une dimensionnement, mais inclure les conditions d'intégralité des enrochements.

Les critères de qualité d'un enrochement sont définis en conséquence, à partir de deux types de paramètres. Les paramètres pris en compte dans le dimensionnement : − masse (au diamètre) et granularité, − forme, − masse volumique réelle (et porosité).

Les paramètres exprimant des risques d'évolution du matériau sous l'effet d'actions mécaniques ou physico-chimiques : R. Lala Nirina 77 BTP2005

BTP 2005 Partie II : Ouvrage longitudinal en enrochement en protection du littoral

− résistance mécanique - fissuration, − altérabilité.

Composée essentiellement de carapace, de filtre de granulométrie inférieure à la première et d’un remblai formant le noyau de la structure, nombreuses sont les formules permettant de définir le poids du bloc mais celle de Hudson est la plus usitée. Le choix des valeurs des paramètres entrant dans ce calcul n’est pas aisé mais doit tenir compte des états des vagues frappant l’ouvrage et des propriétés des enrochements.

La protection du littoral du Boulevard Poincaré de Mahajanga est en enrochement longeant le rivage. Et comme étude de cas, nous allons donc la prendre.

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BTP 2005 PARTIE III : PROTECTION EN ENROCHEMENT DU LITTORAL DE MAHAJANGA Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

CHAPITRE I- CONDITIONS NATURELLES

Figure 15 : Localisation générale du site

I- SITU ATION :

Le littoral ouest de Madagascar se déroule sur environ 3 930 km (1 660 du cap Sainte-Marie au cap Saint- André, 2 270 du cap Saint-André au cap d’Ambre) du 12è au 25è degré et demi de latitude sud.

La ville de Mahajanga (15° 44’ S – 46° 20’ E), au débouché en mer (canal de Mozambique) de la rivière Betsiboka, est située au Nord-Ouest de Madagascar, capitale du Royaume Sakalava du Boina. La côte de la région du Boina présente généralement un aspect tourmenté avec des estuaires et un vaste delta. La côte est sinueuse et accidentée. Les mangroves et les plages de sable s’altèrent. Le littoral de la zone va de la baie de la Mahajanga à celle de Marambitsy. Les terrains sédimentaires forment, le long de la côte, une bande de largeur variable. Les zones de pêche maritime se caractérisent par leurs conditions physiques, hydrographiques et par leurs ressources biologiques R. Lala Nirina 74 BTP2005

BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

A- Localisation :

Figure 16 : Localisation du site (extrait de la carte SHOM 6077)

Le littoral concerné par l’étude est situé entre l’Hôtel La Piscine jusqu’à la jetée du port aux boutres. Longeant le boulevard Poincaré, il se trouve à la sortie au large de la baie de Bombetoka entre la Pointe Anorombato et la Pointe de sable. Ce littoral constitue la rive droite de la sortie vers la mer du fleuve Betsiboka. Il est exposé aux influences du canal Mozambique.

Depuis l’Hôtel La Piscine sur une longueur de 750 mètres allant vers la résidence de la Préfecture, le talus exposé à la mer est protégé par un affleurement de roche calcaire. Sur ce tronçon, l’affleurement de roche calcaire est assez élevé par rapport aux déferlements des vagues.

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

Depuis la résidence de la Préfecture jusqu’à la jetée du port aux boutres, le littoral du Boulevard Poincaré est protégé, soit par un revêtement en perrés maçonnés, soit par une carapace en enrochements.

B- Topographie et Bathymétrie :

Les levés topographique et bathymétrique réalisés dans le cadre de l’étude étaient rattachés en altimétrie au niveau zéro hydrographique qui est situé à la cote (- 3,004 m) NCM du nivellement terrestre de Madagascar.

En planimétrie, le levé était rattaché au système Laborde en vigueur à Madagascar à partir des coordonnées x et y des points géodésiques cités ci-après : - le sommet du phare de KATSEPY ; - le sommet du phare d’ANOROMBATO ; - le sommet du phare de la Pointe du sable.

Le levé topographique réalisé définit le trait de cote et les profils de la plage depuis l’hôtel La Piscine jusqu’au port aux boutres en longeant le boulevard Poincaré sur une distance de 1700 mètres environ.

La bathymétrie a été réalisée sur une bande de la plage s’étendant sur une largeur moyenne de 50 à 80 mètres depuis les pieds des talus existants du littoral.

II- C ONDITIONS DU SITE :

A- Climatologie :

La Province de Mahajanga est fortement influencée par la mousson. Le climat de la Région, est du type tropical sec, chaud pendant 7 mois et 5 mois de saison pluvieuse.

1. Te mpérature :

La Province en général jouit d’un climat tropical à saisons contrastées où la chaleur est une constante : La température moyenne annuelle est de 25°C.

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

2. Pluvio métrie :

La saison pluvieuse s’étale sur sept mois, d’octobre à avril et la pluviométrie annuelle atteint en moyenne 1.000 à 1.500 mm d’eau et une saison sèche avec moins de 10 % du total pluviométrique.

3. Vents :

Les vents sont modérés toute l’année (20 à 30 km/h dans 85% des cas), avec dominance de l’Alizé, du Sud-Est d’Avril à Septembre. Le vent de mousson ou talio venant du nord-ouest d’octobre à mars, et le « Varatraza » qui souffle en Août-Septembre est un vent desséchant et peut avoir une influence néfaste sur la floraison du riz. A ces vents s’ajoutent trois autres d’importance moindre quant à leur durée et/ou force : - le Kosy précédant la saison sèche, qui peut parfois devenir violent et qui souffle du Sud- Ouest. - l’ Avaraka, soufflant du nord en janvier et février - le Mantsaly soufflant durant la saison humide toujours accompagné de pluies torrentielles. Les brises jouent un rôle non négligeable sur le littoral en y rafraîchissant les températures jusqu’à des dizaines de kilomètres à l’intérieur, le long des voies d’eau qui les canalisent.

4. Régi mes cycloniques :

La région n’est pas une zone cyclonique. La plupart des cyclones qui touchent Madagascar viennent de l’Océan Indien. Ils arrivent sur Mahajanga déjà affaibli par la traversée d’une partie de l’île, apportant de fortes précipitations, mais ne sont plus accompagnés de vents violents dévastateurs. Cependant, des destructions considérables peuvent être occasionnées par les cyclones qui se forment dans le canal de Mozambique, tel est le cas de Cynthia en 1991, ou qui reprennent vigueur au contact de la mer, cas de Kamisy en 1984 qui a traversé l’île d’est en ouest, et est passé sur les Comores avant de revenir sur Mahajanga qu’il a détruit.

B- Données océanographiques : R. Lala Nirina 77 BTP2005

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1. M arées :

La marée présente un caractère semi-diurne avec des variations diurnes notables qui peuvent être de 0.60 m pour des marées de 4 mètres.

L’amplitude de la marée est de l’ordre de 3 mètres mais peut atteindre 5 mètres en Vives Eaux Exceptionnelles.

D’après la carte n°6078 du service Hydrographique de la Marine – SHOM, les hauteurs caractéristiques de la marée à Mahajanga sont (cote CM) :

Tableau 7 : Caractéristiques de la marée de Mahajanga :

PHMVE moyenne PHMME moyenne Niveau moyen PBMME moyenne PBMVE moyenne + 4.80 m + 3.50 m + 2.93 m + 2.30 m + 1.0 m

D’après le FTM Antananarivo (Institut Géographique de Madagascar), le zéro hydro (ZH) à Mahajanga se trouve à 3,004 m en dessous du zéro NGM. Dans ce qui suit, toute référence au « zéro » sera sous-entendue « zéro hydro - ZH ».

2. Houles :

Les houles du large ne sont très marquées à Mahajanga que pendant la saison des pluies. Elles sont liées, à cette époque, à la présence d’une dépression sur le canal de Mozambique.

Elles ont les caractéristiques suivantes :

Direction : WNW Période : 6 à 8 s Creux moyen : 0,40 m Creux maximum : 1,25 m

Suite aux observations effectuées par le LCHF entre 1954 et 1956 et à défaut d’autres renseignements statistiques, on peut admettre que le chiffre de 25 jours de houle (saison 1955 – 1956) est voisin de la fréquence normale pour une saison moyenne.

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La direction des houles expose le littoral de Mahajanga à des houles frontales d’où l’adoption des ouvrages de protection longitudinaux pour stabiliser le rivage vis-à-vis des attaques de la mer.

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III- M ATÉRIAUX :

En rochements :

La carrière de Belobaka a été exploitée pour la production d’agrégats et de blocs d’enrochement pour les travaux de protection du littoral et d’aménagement du port de Mahajanga.

La carrière est située à environ 1,2 km du PK 11 de la RN4, accessible par une piste en terre praticable toute l’année. C’est une carrière de roche calcaire.

Les caractéristiques intrinsèques de cette roche calcaire sont :

• poids spécifiques : 2,5 T/m3 • résistance à la compression sur un cube d’arrête 5 cm : 50,6 Mpa • coefficient Los Angeles LA (classe 15/25) : 24 • coefficient Micro Deval Humide MDH (classe 5/15) : 18

Ces résultats proviennent des essais en laboratoire effectués lors des travaux d’aménagement du port de Mahajanga en 2001 – 2003.

En Avril 2004, l’Entreprise COLAS a entrepris à Belobaka des essais de tir pour apprécier le rendement de production des blocs pour enrochement de 2 à 4 T. Le rendement obtenu est de 50% ; ce qui est très satisfaisant compte tenu de la morphologie de la carrière qui présente des poches fragmentées et poreuses par endroit.

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CHAPITRE II- EVOLUTION DU LITTORAL

I- REGI ME DU LITTORAL :

Le régime du littoral de la plage de Mahajanga est très fortement lié aux évolutions du débouché de l’Antsahanibingo. Du point de vue régime sédimentologique, les actions de la mer se traduisent par des mouvements dans le profil, perpendiculairement à la côte et parallèlement à la côte (transit littoral). A ces actions « classiques » s’ajoutent celles des cyclones.

A- Mouvement dans le profil :

Les mouvements dans le profil sont à l’origine de la formation de la barre au débouché de l’estuaire de l’Antsahanibingo. La position et l’importance de cette barre évolue en fonction des conditions d’agitation et hydrologiques (notamment, en crue, le ruisseau peut amener, par effets de chasse, une érosion de la barre dans la zone du chenal).

B- Transit littoral :

La provenance prédominante de l’agitation est du Ouest à Nord-Ouest. Il en résulte un transit littoral portant vers le sud. Cela est bien souligné par le développement vers le sud de la flèche littorale bordant l’Antsahanibingo, depuis les années 1980. L’intensité de ce transit littoral est faible. En effet, depuis 1970, on n’a pas observé un élargissement de la plage contre la face nord de la digue Schneider. Il est probable qu’il soit de l’ordre de quelques milliers de m3/an ; mais cela reste à vérifier.

C- Cyclones :

L’intensité des mouvements sédimentaires en périodes cyclonique est très forte. Ainsi, en quelques heures ou jours, les évolutions des fonds et du littoral peuvent se faire sentir pendant plusieurs années. Les cyclones peuvent aussi être le facteur déclenchant de processus tels que le développement rapide d’une flèche littorale ou encore de son percement par une rivière. R. Lala Nirina 81 BTP2005

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II- H ISTORIQUE DE L’EROSION :

Les premiers effets érosifs sur des zones littorales habitées sont apparus en 1994 pour MAHAJANGA. C’est à l’initiative de privés, d’associations, des autorités locales et de techniciens de l’ONE que fut exprimé un gros risque d’irréversibilité du phénomène. En mars 1997, la SOGREAH réalisait un rapport sur les aménagements mixtes (lourds et légers) à envisager pour traiter le phénomène.

A- Synthèse des aspects érosifs reconnus sur le littoral de Mahajanga :

Tableau 8 :

Causes Dynamique sédimentaire Impacts Installation d’une Changement des conditions hydrauliques Destruction en partie exploitation aquacole d’écoulement du cours d’eau d’un village en bordure d’un cours Modification de la sédimentation au débouché touristique d’eau Evolution d’une flèche sableuse

B- Appréciation des causes :

Il ressort des constats bibliographiques qui si les causes anthropiques sont souvent précisées, des causes naturelles sont aussi citées.

1. Cau ses anthropiques :

Des effets directs ont permis de bien les identifier : aménagements littoraux et hydrographiques, empiétements extractions ... Des effets indirects les caractérisent et permettent de les soupçonner : Cela concerne l’évolution de l’érosion continentale, des changements dans les débits solides des cours d’eau et de la position de leurs lits. Des zones d’hypersédimentation se développent en progradation sur des secteurs littoraux. Des évolutions morphosédimentaires côtières sont induites,

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga modifiant à leur tour toute l’hydrodynamique littorale et pouvant créer des crises érosives là où elles étaient inconnues. Des dégradations de barrières coralliennes sont occasionnées et l’affaiblissement de leurs rôles protecteur face aux houles et nourriciers en sédiments, n’est pas sans impacts sur des littoraux associés.

2. Cau ses naturelles :

Elles sont particulièrement ciblées sur la côte Est où l’on constate une augmentation de la fréquence de cyclones de forte intensité.

Vingt ans après KAMISY (1984), un des cyclones les dévastateurs de Madagascar accompagné de vents très violents atteignant les 280 km/heure, voilà ELITA (2004) qui a traîné, avec un vitesse de déplacement allant de 6 à 13 km/h. Ce cyclone a provoqué des pluies diluviennes accompagnées de rafales de vent de 150 à 200 Km/h. Sa lenteur a été à l'origine d'importants dégâts surtout matériels. Les pertes en vies humaines étant minimes par rapport à KAMISY.

III- P ASSAGE DE GAFILO (7 au 12 mars 2004):

Le 8 mars 2004, le cyclone GAFILO, d’une violence extrême provoquant des rafales de vent entre 100 et 150 km / h et se déplaçant à 25 km/h, a ravagé la ville de Mahajanga ; des dégâts considérables ont été causés, en particulier le long de la protection du Boulevard Poincaré sur le littoral sur un linéaire de plus de 1,7 kilomètres. Il y est entré à 15h et y a sorti à 18h. C’est un cyclone important pour la région, le plus gros depuis dix ans ; d'un diamètre de 400 km avec une pression de 895 hPa au centre. Le cyclone ELITA qui le précédait, le 29 janvier 2004, a déjà laissait sa trace avec une vitesse de vent de 150 à 200 km/h et une vitesse de déplacement allant de 6 à 13 km/h. Ce dernier était entré à 14h 30 et n’a quitté la ville qu’à 19h.

Le cyclone GAFILO était de classe 5 (niveau 5 sur l'échelle SAFFIR-SIMPSON en annexe 2, vents supérieurs à 249 km/h) et avait frappé le Nord de Madagascar avec des vents en rafales à plus de 280 km/h.

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GAFILO avait traversé deux fois Madagascar, et le bilan était très lourd: 200 morts et prés de 800.000 personnes sinistrées recensées officiellement sur la terre ferme (selon le Centre National de Secours à Antananarivo), auxquelles viennent s'ajouter 118 personnes disparues lors du naufrage du "Samson", ainsi que quinze autres personnes dans le naufrage d'un bateau de pêche à la crevette dans l'embouchure de la Betsiboka.

1. Etats des ouvrages de protection du boulevard Poincaré :

Les dégâts relevés sur les deux types de protection étaient:

− Le tronçon le plus dégradé se trouve au niveau du grand baobab où la protection en maçonnerie avec un revêtement en perrés maçonnés s’est effondrée en plusieurs endroits entraînant une coupure partielle de la chaussée. Ce type de protection n’a pas résisté à la violence des vagues provoquées par le cyclone GAFILO. L’effet des vagues déferlantes, a entraîné l’effondrement partiel de la structure. Les tout-venants constituant la sous couche du revêtement ont été projetés sur la chaussée. − Pour la protection en enrochements depuis le grand baobab jusqu’au phare de la Pointe du sable, ces derniers se sont également effondrés en plusieurs endroits. Toutefois, ces effondrements n’ont pas occasionné de dégâts importants au niveau de la chaussée. C’est surtout la couche de filtre, constituée de petits blocs d’enrochements, qui a le plus souffert. Les vagues ont soulevé ces petits blocs d’enrochement depuis le haut du talus pour les déposer sur la chaussée. Après le cyclone, la voie piétonne et la chaussée du Boulevard Poincaré ont été jonchés de petits enrochements provenant de la sous couche de filtre.

Après les reconnaissances effectuées sur le site, il s’avère que ce tronçon de 600 mètres environ, littoral depuis l’Hôtel La Piscine jusqu’au 2ème ponceau après ce bâtiment, n’est pas menacé par les érosions. Le niveau de l’affleurement de rocher calcaire est assez élevé (entre la cote 9,65 m et la cote 7,00 m CM).

2. Explication des faits :

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La régression, après la remontée de la mer, est accompagnée de départ de fines, créant des cavités sous la chaussée au Boulevard Poincaré et provoquant son effondrement par endroit. Depuis le phare de la Pointe du sable jusqu’à la jetée du port aux boutres, on a noté l’absence de barbacanes sur les revêtements en perrés maçonnés de la protection de talus du littoral. De plus, beaucoup de joints des perrés ont été lessivés par les eaux de mer. IV- DÉFEN SES EXISTANTES DES CÔTES :

Tableau 9 : Description des ouvrages existants

Point métrique de Tronçons localisation Particularité structurale Particularités constructives N° Section Début Fin Butée de pied ancrée dans Protection de talus érodé par 1 A 0 150 l’affleurement rocheux (banc enrochement 0,5 à 1,5 tonnes de calcaire +4,72 CM) Remplacement protection en perrés Cote d’arase de butée de pied 2 B 150 300 maçonnés par une protection en à +2.50 CM à +1,50 CM enrochement de 2 à 4 tonnes. Dépose des enrochements existants et Cote d’arase de butée de pied 3 C 300 1025 reconstruction de structure de la à +1.50 CM à +1.20 CM protection en enrochement 2 à 4 tonnes Réparation talus en perrés maçonnés et Cote d’arase du buttage en confortation de mur de soutènement en 4 D 1025 1150 enrochement +5,00 béton par buttage en enrochement 2 à 4 tonnes Réparation talus en perrés maçonnés et Cote d’arase de butée de pied 5 E 1150 1365 protection du talus par des à +5.00 enrochements 0,5 à 1,5 tonnes

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CHAPITRE III- DIMENSIONNEMENT

I- C ALCUL DE LA HOULE :

A- Conditions au droit des ouvrages :

1. Houle au large :

Les études menés par le LCHF ont donné une houle au large d’amplitude H = 1,25 m et de période T = 6 à 8 s

2. Houle sur le site côtier :

Ces données proviennent de l’étude qui, menée par Météomer, présente les résultats des données de houles extrêmes sur le site côtier de Mahajanga.

Tableau 10.a : Houle du site - Avril à Septembre

Hs (m) Mahajanga – Avril à Septembre Durée de projet (année) Hs (le plus probable) T (s) 1 1.1 4 – 6 5 1.4 5 – 7 10 1.5 5 – 7 20 1.6 6 – 8 30 1.7 6 – 8 50 1.8 6 – 8 100 1.9 6 – 8

Tableau 10.b : Houle du site - Octobre à Mars

Hs (m) Mahajanga – Octobre à Mars Durée de projet (année) Hs (le plus probable) T (s) 1 4.0 8 – 12 5 4.5 10 – 12 10 4.7 10 – 12 20 4.9 10 – 12 30 5.0 11 – 13 50 5.1 11 – 13 R. Lala Nirina 86 BTP2005

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100 5.2 11 – 13

Le dimensionnement des ouvrages de protection est effectué dans les conditions les plus défavorables : cyclone de période de retour 10 ans correspondant à un début de dommage. Ainsi on prendra une hauteur de houle au pied de l’ouvrage Hs = 4,7 m de période T = 12s.

Ce qui nous donne une valeur de la houle équivalente au large H’0 = 2,65 m. En effet, à une profondeur de 5,80 m (niveau d’eau), on a:

− 1     2  8π ² ∗ 5.8   (9.81∗ 13²)    K =   1 +  tanh 4π ² ∗ 5.8   = 1,77 S      (9.81∗ 13²)    sinh 8π ² ∗ 5.8       (9.81∗ 13²)   

H ′ = 4,7 = 2,65m 0 1,77

3. Pente des fonds :

Des levés bathymétriques (SOMEAH mai 2003 et mars 2005) ont permis d’établir une pente moyenne de fonds de 1/50 ou 2 %.

B- Houle de projet :

La hauteur de houle de projet dépend directement de la profondeur d’eau en pied d’ouvrage

(ds). Celle-ci est fonction : - de la cote de pied d’ouvrage ; - de l’amplitude de marée exceptionnelle ; - de la surélévation, qui dépend de la période et de l’amplitude de la vague incidente.

1. Hauteur d’eau en pied d’ouvrage :

La hauteur d’eau maximale en pied d’ouvrage est le résultat de la marée en vives eaux exceptionnelles, de 5 m, auquel s’ajoute la surélévation extrême de la mer.

La surélévation normal se calcul comme suit :

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π H ²  2π d  s = coth  = 0,56m 4 L  L  Mais lors des travaux de réhabilitation du port de Mahajanga, une surélévation de 0,80m a pu être mesurée. Or, en prévision des conditions les plus défavorables d’érosion, les pieds des ouvrages sont établis à des côtes différentes suivant le type du terrain d’assise mais en moyenne de 1,50 m. D’où la profondeur en pied d’ouvrage est : ds = 5,00 + 0,80 – 1,50 = 4,30 m

 ds = 4,30 m

2. Déferle ment de la houle décennale :

2.1 Méthode de SPM (CERC) :

La hauteur de déferlement est calculée d’après les formules de CERC et assimilée à la houle déferlante calculée à partir de l’abaque de Weggel (figure 9) :

On a ds = 4,30 m et T = 12s = d s / g T ² 0,003 et pour m = 0,02 on a : = H d / d s 0,95

 Hd (1) = 4,09 m

Voyons d’après la figure 10 la houle équivalente du large susceptible de donner cette hauteur de déferlement : = H d / gT ² 0,0029 ′ = H d / H 0 1,32 ′ = H 0 3,09m excédant ainsi la valeur de houle équivalente de référence. Donc d’après la figure 11 on a : Avec H’o = 2.65 m et T = 12s ′ = H 0 / gT ² 0,019 Et avec m = 0,02, on a : ′ = H d / H 0 1,35

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 Hd (2)= 3,58 m

Et comme Hd (1) > Hd (2) alors on calcule la profondeur de déferlement ; on se rapportera à la figure 12 : = H d / g T ² 0,0022

Donc : 1,125 ≤ dd/Hd ≤ 1,50

4,02 m ≤ dd ≤ 5,59 m

Comme ds < ddmax, alors les vagues déferlent bien avant d’atteindre les ouvrages. La profondeur d’implantation est telle que le processus de déferlement intervient.

 Alors on a Hd = 3,58 m

2.2 Méthode de LNH :

Le LNH a aussi étudié l’influence du déferlement et de la pente des fonds sur la stabilité de la carapace : L’étude a principalement porté sur des enrochements naturels placés en deux couches devant des fonds présentant des pentes de 1 %, 5 % et 10 %. Les résultats sont synthétisés sous une forme d’abaques mais comme les abaques ne sont pas produits pour 2 %, nous avons recours aux expressions analytiques :

 α  α H   H     H   H 1   1   1 d = 10 −  10  + ∗  ( γ + )  10   1 th  K1   L th K1 K 2 K3 d d   d     d   s s    s      s  

Avec α = 2

K1 = 1

K2 = -2

K3 = 1 L = A(B – C) : limite donnée par les expressions de Weggel a = 4,46 (1− e − 19 ∗ 0,02 ) = 1,41 b = 1,56 /(1+ e − 19,5 ∗ 0,02 ) = 0,93

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− A = [0,02∗ 1,41(18,5∗ 0,02 − 8)] 1 = − 4,65 13² B = 1,41+ (1+ 9,25∗ 0,02² ∗ 0,93 − 4∗ 0,02∗ 0,93) = 32,52 4,30

1  2  2   13²  13²  C = 1,41 + (1 + 9,25∗ 0,02² ∗ 0,93 − 4 ∗ 0,02∗ 0,93)  − 4 ∗ 0,02 ∗ 0,93∗ 1,41* ( 9,25∗ 0,02 − 4) = 32,73     4,30  4,30 

L = 0,95 = ∗ = = ∗ = H 1 1,27 H 1 1,8 H rms 1,8 2,65 4,77 m 10 3 2π ∗ 4,77 γ = = 0,0212 9,81∗ 12²

H d = 0,96 d s

 Alors on a Hd = 4,13 m Ce qui est supérieure à la valeur de la hauteur de déferlement calculée par la méthode de CERC. Seulement, la formule de Weggel associée avec celle de Galvin tient compte du trajet des vagues.

2.3 Méthode de GODA – Van der Meer :

Avec d/L<0,2 : = [( β ′ + β ) β ′ ′ ] H 1 min 0 H 0 1 d ; max H 0 ; K s H 0 3 = = [( β * ′ + β * ) β * ′ ′ ] H max H 1 min 0 H 0 1 d ; max H 0 ; 1,8 K s H 0 250

− 0,38  π ∗  ∗ 1,5 β = 0,028 2 2,65  e 20 0,02 = 0,16 0  (9,81∗ 12²) 

β = 4,2 ∗ 0,02 = 1 0,52e 0,566 β = max 1,217 β * = 0 0,297 β * = 3,8 ∗ 0,02 = 1 0,63e 0,68 β * = max 2,015 =  H 1 3,23m  3 R. Lala Nirina 90 BTP2005

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=  H max 4,73m

Mais afin de pouvoir utiliser les formules de Van der Meer, il nous faut ajuster la valeur de

H1/3 (de Goda) entrant dans le calcul en considérant le trajet des vagues par la formule de Galvin.

La valeur Hmax trouvée est sensiblement supérieure à celle de la valeur donnée par Weggel. A titre de comparaison et pour prendre en compte ce phénomène, des calculs itératifs sont nécessaires puisque la formule de Galvin fait intervenir Hd dans le résultat cherché. ° = H max (n 0) 4,73m ° = − ∗ ∗ = xd (n 0) (4 9.25 0.02) 4.73 18,04m d (n° 1) = d (n° 0) − 0,02 ∗ 18,04 = 5,44m

° = H max (n 1) 4,49m (Formule de Goda avec d = d (n°1)) ° = − ∗ ∗ = xd (n 1) (4 9.25 0.02) 4,49 17,13m d (n° 2) = 5,44 − 0,02 ∗ 17,13 = 5,10m

° = H max(n 2) 4,26m ° = − ∗ ∗ = xd (n 2) (4 0,02 9,25) 4,26 16,25m d (n° 3) = 5,10 − 0,02 ∗ 16,25 = 4,78m

° = H max (n 3) 4,04m

La convergence est rapide puisque obtenue à la deuxième itération, et en appliquant la même technique de recalcul de H1/3, nous obtenons : ° = H1/ 3 (n 2) 3,39m ° = H1/ 3 (n 3) 3,25m

Alors c’est H1/3 = 3,32 m qu’on prendra en compte dans les formules de Van der Meer. = − ∗ ∗ = xd (4 0,02 9,25) 3,32 12,66m

II- C ALCUL DU POIDS DES BLOCS :

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A- Carapace :

1. Le poids des blocs :

1.1 Méthode de CERC :

Le poids des blocs de carapace est déterminé par la formule de Hudson. Le coefficient kd défini à partir des recommandations du Coastal Engineering Manual pour des enrochements en double soumis à la houle déferlante, a été pris égal à 2 ( voir en annexe 3 la valeur de kd du CERC). Les autres caractéristiques sont les suivantes :

3 − poids spécifique des blocs : ρa = 2,5 T/m − fruit du talus : cotg α= 2/1

3 − poids spécifique de l’eau de mer : ρw = 1,03 T/m

− hauteur de la houle de calcul : Hs = 3,58 m

 W50 = 9,87 t Donc des blocs d’enrochement de 7,5 à 12 tonnes ; alors que le poids unitaire des blocs naturels ne dépasse généralement pas 10 t.

1.2 Méthode de LNH :

Le choix de la valeur de kd dépend du taux de dommage. Le calcul du dommage lui, dépend de la durée de l’événement. Comme la durée de Gafilo a été de 3 heures, Elita a durée 4 heures 30 minutes ; alors on considérera une durée plus longue qui crée encore plus de dommage. On a donc D = 1,41∗ 4,773,9 ∗ 4,50,37 = 1089,25 ou 10,89% D’où kd = 9,5. Les autres caractéristiques sont les même que ce qui précèdent mais la hauteur de la houle de calcul est de Hs = 4,13 m.

 W50 = 3,19 t. Donc des blocs d’enrochement de 2 à 4 tonnes.

1.3 Méthode de GODA & Van der Meer :

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Il nous faut d’abord connaître le type de déferlement :

1 ξ = [ 0,31 α ] ( P + 0,5) = pour P = 0,4 c 6,2 P tg 3,77

ξ = 0,5 = 4,11 3,32 224,83 ξ  ξ c alors on a un déferlement gonflant. Et vu qu’on est en petite profondeur :   0,2 H 2 % = ∗ − 0,13 ∗ 2 ∗ ∗ 0,4 = ∆ 1,4 0,4   2 4,11 2,52 Dn50  1300 

D’après la théorie de la houle, on a approximativement : = H 1 1,416 H rms 3 = H 1 1,80 H rms 10 = H 1 2,36H rms 100 = = H 1 H 2 % 2,05 H rms Et par cette même approximation on a 50 = H 2 % 4,81m

 H  3 = ρ 3 = ρ  2%  = ∆ = 1,43 ρ = 3 Alors on a W50 a Dn50 a   5,95tonnes où et a 2,5t / m  ∆ ∗ 2,52 

 W50 = 5,95 t. Donc des blocs de 4,5 à 7 t.

1.4 Co mparaison :

Les écarts entre les résultats fournis par les diverses méthodes sont assez grands. Il serait donc délicat de trancher de façon catégorique car les méthodes s’appuient sur divers auteurs ayant mené leurs travaux sur des configurations différentes. Les impressions dégagées par des calculs peuvent, toutefois, être évoquées. La méthode du CERC conduit à surdimensionner l’ouvrage du fait qu’elle prend en compte une grande marge de sécurité en considérant une valeur du coefficient de stabilité kd faible. La méthode du LNH conduit à des valeurs plus optimisées car elle fait entrer dans la formule d’Hudson la valeur maximale physiquement possible du coefficient de stabilité kd, se basant

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga sur une hypothèse de calcul tenant en compte un dommage admissible par les blocs. Une tentation est donc d’essayer d’obtenir la valeur de H1/10 intéressant l’ouvrage.

Les formules de GODA permettent de connaître H1/3 et Hmax dans la zone de déferlement et tenant compte ou non du trajet des vagues déferlantes. Des valeurs de H1/10 peuvent être proposées.

Pour des raisons économiques, on adoptera les poids des blocs fournis par la méthode LNH mais des entretiens périodiques ou après le passage d’un cyclone s’imposent ; des entretiens représentant 10 % des travaux.

2. Epais seur de la carapace et arrangement :

La carapace est disposée en deux couches, disposition la plus courante. Donc n = 2

1  W  3 E = n k   = 2,5m épaisseur de la carapace ; ∆  ρ   a 

Avec k Δ = 1,15

2  ρ  3  p  a Donc, le nombre de blocs par unité de surface est : Ns = k ∆  1 −    = 0,62 blocs/m².  100   W  Avec p = 37

B- Filtre :

Le choix des enrochements à placer sous les blocs de carapace s’expriment généralement sous la forme d’un rapport entre les éléments des deux couches. Alors pour les enrochements naturels on prendra WF = W50/8.

Ainsi, on disposera des blocs d’enrochement de 300 à 500 kg en deux couches, avec une épaisseur de 1m. En effet, les matériaux des filtres seront disposés en deux couches avec un diamètre nominal d’environ 50 cm.

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C- Butée de pied :

La formule dérivée de celle d’Hudson, proposée par SOGREAH, donne la valeur du poids des blocs de la butée de pied ; mais comme elle se situe dans la zone de déferlement, cas le plus défavorable, le poids des blocs est donc calculée sous la même conditions que les blocs de carapace. ∗ 3 = 2,5 4,13 1 = WBP 3 * 2,12t  2,5  3 9,5 ∗  − 1  1,03  W = 2,12 t ; donc des blocs de 1,5 à 2,5 t. Avec cotg α = 3, inclinaison équivalente considérée de la butée de pied, correspondant à sa diagonale. Disposée sur une épaisseur de 1m équivalent à un diamètre nominal, le filtre lui servant de support est composé d’enrochement de 200 à 300 kg, étalé sur une épaisseur de 50 cm.

III- C ALCUL DU RUN-UP ET FRANCHISSEMENT :

La côte d’arase de l’ouvrage est déterminée par les calculs de franchissement, qui dépend : - des caractéristiques de la houle incidente ; - de la surélévation de la vague sur l’ouvrage ; - de la capacité d’absorption de l’ouvrage ; - des conditions de vents. La réponse de l’ouvrage face aux risques de franchissement a été modélisée avec une gamme de vagues d’amplitudes et de longueurs d’ondes caractéristiques de la zone de projet, avec différentes situations de vent.

A- Franchissements critiques :

Les franchissements sur les ouvrages de protection côtière sont parfois admissibles. Le franchissement est calculé en litres/seconde/mètre linéaire d’ouvrage (l/s/m) à partir des données de houle, de terrain et du type de structure. Il existe une échelle des valeurs critiques de franchissement dans le manuel du CIRIA/CUR, dont on retiendra :

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- danger pour les véhicules à grande vitesse : Q > 0,03 l/s/m ; - danger pour les piétons et danger structurel pour les bâtiments: Q > 0,05 l/s/m ; - danger structurel pour la route et la voirie : Q > 50 l/s/m. L’ouvrage de protection est donc dimensionné de manière à limiter le franchissement et garantir la sécurité des usagers pendant toute l’année tout en assurant la stabilité structurelle en cas de cyclone.

B- Vérification :

1. Calcul du Run-up :

1.1. Méthode du CERC :

Cette méthode utilise nombreux abaques ′ = H 0 / g T ² 0,0019 ′ = d s / H 0 1,62 L’abaque correspondant donne la valeur du Run-up pour une pente de 2/3 alors, nous allons utiliser les abaques (figures 17 et 18) relatives aux pentes lisses et faire ensuite des correction par le coefficient de rugosité « r » égal à 0,5 pour les enrochements naturels et coefficient de correction d’échelle « k » donné par la figure 19. ′ =  d s / H 0 0,8 ′ = Cotg α = 2 ; on a : Ru / H 0 3,5 ′ =  d s / H 0 2 ′ = Cotg α = 2 ; on a : Ru / H 0 3,3

L’interpolation donne : ′ =  d s / H 0 1,62 ′ = Cotg α = 2 ; on a : Ru / H 0 3,36

L’application des coefficients de rugosité et de correction d’échelle donne alors : ′ = ∗ ∗ = Ru / H 0 3,36 0,5 1,19 2

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 Ru = 5,30 m

1.2. Méthode de LNH :   0,51   Ru 0,5 = 0,67 *   = 1,46 H ′   0  2,65   224,83 

 Ru = 3,87 m

1.3. Autres auteurs :

Le paramètre d’Irribaren calculé avec la longueur d’onde au large vaut :

ξ = I = 0.5/ 2,65 = 4,60 r 224,83

Ru ∗ = A[1 − e(B Ir ) ] ′ H 0 La courbe 4 de la figure 13 donne A = 1,37 et B = - 0,60 Ru = 1,2 ′ H 0

 Ru = 3,18 m 1.4. Comparaison :

La grande disparité des valeurs trouvées montre, s’il en était besoin, l’importance des conditions d’essais sur les résultats et la difficulté l’extrapolation lorsque le projet s’en écarte sensiblement. L’influence de la nature du support enrochement et de la pente de l’ouvrage (lisse ou rugueuse) explique que les valeurs proposées par le CERC soient fortes. De plus, la pente des fonds devant l’ouvrage constitue un élément également significatif non pris en compte plus haut.

2. Calcul de débits : R. Lala Nirina 97 BTP2005

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2.1. Méthode du CERC :

− 0,1085  Ru + Z  α Q = C g Q* H ′ 3   w 0 0  Ru − Z  Où Q : débit de franchissement par unité de longueur Z : le franc-bord mesuré au-dessus du niveau du plan d’eau au repos.

α et Q0* : coefficient empiriques additionnels fonction des caractéristiques de la houle et des configuration de l’ouvrage.

Cw : facteur de correction du vent  Z  C = 1 + W  + 0,1 sin θ w f  Ru  U ² Où W = avec U : vitesse du vent en km/h f 1800

De par la figure 20 : ′ = H 0 / g T ² 0,0019 ′ = d s / H 0 1,62 Aucun point expérimental n’est situé près des coordonnées nous intéressant, alors l’interpolation nous a donné α = 0,05 et Q0* = 0,064

Des simulations ( méthode itérative) avec différentes vitesses de vent ont été opérées, pour des hauteurs de crêtes de + 6,00 CM et + 6,50 CM.

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Tableau 11 : Variation du débit de franchissement en fonction de la crête de talus et de la vitesse du vent. Crête vitesse du vent + 6,00 CM + 6,50 CM <50 km/h 4,78 3,28 100 km/h 10,43 7,36 250 km/h 49,95 35,89

On constate que dans la situation la plus défavorable (un vent de 250 km/h), les critères d’ordre structurel sont respectés (Q < 50 l/m/s) pour les deux cas ; seulement, il est mieux de prendre une marge de hauteur en adoptant +6,50 CM pour assurer un non franchissement de l’ouvrage du fait que l’on a considéré un dommage du moins élevé.

Le côte d’arase de l’ouvrage en blocs d’enrochement est donc établie à + 6,50 CM.

2.2 Données du manuel CIRIA/CUR :

Le « manual on the use of rock in coastal and shoreline engineering » publié par le CIRIA et le CUR propose un approche un peu différente. Les paramètres de calcul sont adimensionnels : - cambrure : S = 2π ∗ 2,65/(9,81∗ 12²) = 0,012 ; ∗ = ′ ∗ π = - le franc-bord étoilé R* : R R / H 0 s / 2 0,011 avec R = 0.7 m, franc bord; ∗ = ′ ∗ ∗ = - le paramètre F* : F R / H 0 R 0,003 ;

Q s − b - le débit étoilé Q* : Q* = = a (F*) = 0,165 ′ 3 2π g H 0 Avec a = 1,6x10-9 et b = 3,18 : des paramètres dépendant des configurations de l’ouvrage.

= ′ 3 π = 3 - le débit franchissant moyen :Q Q * g H 0 / s / 2 51,38m / s / ml un débit très élevé. Pour R = 2 m ; Q = 0,065 m3/s/ml : supérieur à la limite Pour R = 2,5 m ; Q = 0,016 m3/s/ml ; Pour R = 2,1 m ; Q = 0,047 m3/s/ml. Soit une côte d’arase + 7,9 CM.

R. Lala Nirina 97 BTP2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

2.3 Comparaison :

Le franchissement étant fortement influencé par le vent, ce dernier n’est pas considéré dans la méthode énoncée par CIRIA/CUR. Aussi, le run-up n’est pas pris en compte alors que l’estimation des franchissements s’effectue généralement suivant des critères comme le pourcentage des vagues pouvant franchir l’ouvrage dont le calcul passe par détermination du Run-up. C’est ce qui aurait surélevé la côte d’arase. La méthode de CERC considère ces paramètres et nous amène à un résultat plus confiné.

IV- D IMENSIONNEMENT DU SYSTEME DE SEPARATION GEOTEXTILE :

Chaque géotextile est dimensionné pour la ou les fonctions qu’il remplit au sein de l’ouvrage. Le dimensionnement de chaque fonction est conduit de sorte à répondre à trois types d’exigences : • Exigences fonctionnelles : dimensionnement des caractéristiques du géotextile lui permettant d’assurer sa ou ses fonctions ; • Exigences liées à la mise en œuvre : dimensionnement des caractéristiques du géotextile lui permettant de préserver ses caractéristiques fonctionnelles lors de son installation ; • Exigence de durabilité : dimensionnement des caractéristiques fonctionnelles pour la durée définie.

Pour la fonction « séparation», les caractéristiques qu’il faut dimensionner pour répondre à ces exigences sont les suivantes :

Caractéristiques fonctionnelles : Ouverture de filtration et Perméabilité. • Mécanique : imperméabilité aux deux matériaux en présence pour éviter les échanges de matériaux entre la couche de filtre en enrochements et le remblai. Le filtre géotextile assure la stabilité du talus et évite l’érosion interne des couches d’enrochement ; • Efficacité hydraulique : perméabilité aux échanges hydrauliques, pour l’infiltration des eaux de déferlement et l’évacuation des eaux du sous-sol.

R. Lala Nirina 98 BTP2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

Caractéristiques liées à la mise en œuvre : Résistance à la traction, Allongement à la rupture et Résistance au poinçonnement. • Force de tension : résistance aux tensions générées par la pose d’enrochements ; • Résistance à la pénétration : résistance à l’impact des blocs lors de la construction ; • Résistance à l’abrasion : résistance au frottement des blocs lors de la construction.

Caractéristiques à long terme : Résistance à la dégradation chimique (selon les cas). • Pour conserver ses propriétés mécaniques le géotextile doit être protégé des ultraviolets. Le filtre et la carapace assureront cette protection.

A- Exigences fonctionnelles :

1. O uverture de filtration : critère de rétention

On doit avoir O90,w ≤ C.d85

d85 : diamètre des éléments du remblai tel que 85 % en poids des éléments de ce remblai soit inférieur à ce diamètre.

C : coefficient prenant en compte la granulométrie du sol à filtrer (C1), sa densité (C2),

le type d’écoulement hydraulique (C3), et le rôle du géotextile (C4). C = C1.C2.C3.C4

L’ouverture de filtration caractéristique de Bidim S60 est O90,w = 100µm (mesurée selon NF EN ISO 12956).

Par ailleurs, et pour réduire les risques de colmatage par quelques fines transportées en suspension dans l’écoulement, l’ouverture de filtration devra être supérieure à 63µm afin de favoriser leur passage. La limite de 63µm correspond au seuil minimum de mesure de l’ouverture de filtration dans le cadre de la certification ASQUAL.

2. Per mittivité : critère de perméabilité

On compare la permittivité Ψ du géotextile dans l’ouvrage à la perméabilité Ks du remblai. On doit avoir : Ψ ≥ A.Ks A : terme correctif égal à 104 m-1 pour les ouvrages courants

R. Lala Nirina 99 BTP2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

Ks : coefficient de perméabilité du remblai.

L’indice de vitesse VIH50 est directement corrélé avec la permittivité selon la relation

-1 suivante : VIH50 (m/s) ≈ 50.Ψ (s )

La perméabilité normale au plan de Bidim S60 est VIH50 = 0,085 m/s (mesurée selon NF EN ISO 11508).

B- Exigences liées à la mise en œuvre :

1. Résistance à la traction :

On tiendra compte des contraintes de mise en œuvre et d’exploitation prévues, en sens production (SP) et en sens travers (ST). La résistance à la traction du Bidim S60 est Tmax = 16 kN/m (mesurée selon NF EN ISO 10319).

2. Allonge ment à la rupture :

Le remblai support étant meuble, il va se produire des tassements ou des déformations locales lors de la mise en place des enrochements. Le géotextile devra avoir une déformation à la rupture ≥ 75 % en sens production (SP) et ≥ 65 % en sens travers (ST) pour éviter tout risque de déchirure. La déformation à l’effort maximal est εmax = 80 % en SP et 70 % en ST (mesurée selon NF EN ISO 10319).

3. Résistance au poinçonnement statique :

Le dimensionnement tient compte des séquences de pose (pose des filtres, de la carapace et de la butée de pied) et inclue les risques de poinçonnement liés à la mise en œuvre uniquement lorsque celle-ci est effectuée selon les règles de l’art avec tout le soin nécessaire pour éviter l’endommagement du géotextile. La résistance au poinçonnement statique du Bidim S60 est Ps = 1,1 kN (mesurée selon NF G 38019).

R. Lala Nirina 100 BTP2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

C- Exigences de durabilité :

Le géotextile doit assurer ses fonctions pendant la durée de construction de l’ouvrage et pendant la durée de service.

D- Mode opératoire :

Après le terrassement du talus, une tranchée d’ancrage du géotextile sera creusée en haut du talus, conformément aux plans. Le rouleau sera placé en haut de talus, ancré par remplissage de la tranchée puis déroulé jusqu’à l’extrémité du futur pied de talus. Les lés feront l’objet d’un recouvrement minimal de 50 cm ou seront assemblés par couture.

V- C ALCUL DE STABILITE :

La stabilité des blocs est déjà considérée lors du calcul de leur poids. En effet, les diverses méthodes de détermination du poids de ces blocs sous entendent la stabilité.

1 La fonction de stabilité est g = 1,43 ∗ Dn ( 9,5 ∗ 2) 3 − 3,58

Dn = fiDn50

1   3 Dn =  3,19  = 1,08m 50  2,5    0,7 0,012  fi =  1,25 − 4,8∗  = 1,24  2,65 2π 

1 g = 1,43 ∗ 1,24 ∗ 1,08 ∗ ( 9,5 ∗ 2) 3 − 4,13 = 0,98 > 0 alors la carapace est stable.

Pour la butée de pied :

1 g = 1,43 ∗ 1,24 ∗ 0,95 ∗ ( 9,5 ∗ 3) 3 − 4,13 = 1,01> 0 donc elle est aussi stable.

Les stabilités des enrochements sont donc vérifiées.

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CHAPITRE IV- ETUDE COMPARATIVE DE PRIX

I- EV ALUATION DU PRIX :

Les prix fournis par l’Entrepreneur dans les Bordereaux des Prix chiffré inclus dans son offre devront comprendre toutes les installations de construction, la main-d’œuvre, la supervision, les matériaux, le montage, l’entretien, les assurances, les frais généraux et profits, les impôts, droits et taxes, ainsi que la couverture des risques généraux, des engagements et autres obligations spécifiées explicitement ou implicitement dans le Marché.

Les Tableaux des Bordereaux des Prix et le Détail Quantitatif et Estimatif seront composés d’une série de Tableaux dont le contenu correspondra à la nature ou à la séquence des tâches correspondantes. Ils seront présentés en accord avec les dispositions prévues pour les monnaies de soumission et de règlement dans les Instructions aux soumissionnaires et les DAO.

II- EV ALUATION SELON LE TYPE DE STRUCTURE :

A- Ouvrage en enrochement naturel :

 Fourniture et mise en oeuvre d’enrochements pour la carapace :

Le prix rémunère la fourniture ( transport y compris) et la mise en place d’enrochements de carapace sur toute la longueur sur deux couches, avec une épaisseur minimale calculée en fonction du poids des blocs de 2,5 m sur le tronçon incliné à 1 pour 2. Il comprend la mise en oeuvre par grappin ou par élingage et toutes les sujétions et relatives à la mise en oeuvre de ce matériau. Il s'applique au poids mesuré à l’air avant pose.

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Depuis la carrière de Belobaka située à 13 km du site des travaux ; un camion de 12 m³ de capacité fait 6 rotations par jour avec un rendement moyen de 80%.

B- Ouvrage en enrochement artificiel (Core-loc) :

 Etudes en canal à houle :

Bien que ces études ne fassent pas partie de la série de prix enrochement pour protection, elles font partie des études préliminaires requises pour une protection en enrochement artificiel. Donc un surplus par rapport à une protection en enrochement naturel. Le prix rémunère l’étude de modélisation en canal à houle des profils de talus, conformément aux spécifications techniques. Il comprend la construction du profil de test en canal à houle au 1/50, la réalisation des essais en canal à houle et toutes les sujétions. Le prix est payé à la présentation du rapport d’essais.

 Licence de construction des Core-Loc :

Le prix rémunère la licence de construction des Core-loc et l’assistance technique sur chantier par un représentant de l’entreprise représentant le brevet à Madagascar qui, dans le cadre d’un contrat avec l’Entrepreneur, couvrant : 2.1 la fourniture des plans de préfabrication des blocs Core-loc ; 2.2 la fourniture des spécifications techniques supplémentaires pour le placement des blocs de Core-Loc ; 2.3 la fourniture des plans de placement des unités sur la structure 2.4 le suivi de la pose de la carapace par un spécialiste lors de moments décisifs des travaux. Ce prix est un forfait qui s’applique à toutes les unités de Core-loc mises en place sur la carapace

 Béton Q400 coulé en place :

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Le prix rémunère le volume de béton dosé à 400 kg/m3 de ciment pour la construction des Core-loc. Il comprend : 2.5 les frais d'étude des bétons ; 2.6 la fourniture des matériaux et leurs transports sur toutes distances ; 2.7 toutes les sujétions y compris coffrage et frais de fabrication et de mise en oeuvre telles qu'elles sont développées aux spécifications techniques, notamment la construction des coffrages spéciaux ; 2.8 le décoffrage, entreposage et toutes sujétions. Il s’applique aux volumes résultants des projets d'exécution approuvés.

 Transport et pose des Core-loc sur talus: Le prix rémunère la mise en place des blocs de carapace Core-loc sur une seule épaisseur sur toute la longueur de l’ouvrage. Il comprend : 2.9 le transport sur toute distance entre le site de préfabrication et le chantier ; 2.10la mise en oeuvre par grappin ou par élingage conformément aux spécifications techniques. Il s'applique à l’unité mise en place sur la carapace

III- S OUS DETAILS DE PRIX :

A- Enrochements naturels :

DESIGNATION DU PRIX : Fourniture et mise en œuvre enrochement 2 à 4 T COMPOSANTE DES PRIX DEPENSES DEPENSES DEPENSES COUTS UNITAIRES EN EN EN MAIN - TOTAL DES UNITE QTE DESIGNATION PAR SOUS-DETAILS MATERIEL MATERIAUX D'OEUVRES DEPENSES DE COUTS ( Ar )

1 - MATERIEL Transport m3xkm 480 3400 1.632.000 1.632.000 Pelle 322 h 90.055 10 900.550 900.550 R. Lala Nirina 104 BTP2005

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2 - MAIN D'OEUVRE Manoeuvres hj 4.624 6 27.744 27.744 Ouvriers hj 6.160 6 36.960 36.960 Conducteurs hj 8.008 4 32.032 32.032

3 - MATERIAUX Enrochements 2 à 4 T m3 40 82.497 3.299.880 3.299.880

RENDEMENT : R = 200 m3 TOTAL DES DEBOURSES D = 5.929.166 COEFFICIENT "K " = 1,32 PRIX UNITAIRE (Ar) : K1 X D/ R = 39.132 PRIX UNITAIRE en FMG 195.662

Le prix du mètre cube d’enrochements naturels est de trente neuf mille cent trente deux ariary. Sur un kilomètre de long, on aura besoin de 27946 m3 d’enrochements de 2 à 4 t. Donc le kilomètre est de Ariary 1.093.582.872 (5.467.914.360 Fmg)

B- Enrochements artificiels :

DESIGNATION DU PRIX : Béton Q400

COMPOSANTE DES PRIX

DEPENSES DEPENSES DEPENSES COUTS UNITAIRES EN EN EN MAIN - TOTAL DES DESIGNATION UNITE PAR SOUS-DETAILS QTE MATERIEL MATERIAUX D'OEUVRES DEPENSES DE COUTS ( Ar )

1 - MATERIEL Pervibrateur h 52.000 6 312.000 312.000 Centrale à béton j 260.000 1 260.000 260.000 Malaxeur L 1.800 106 190.800 190.800 Groupe électrogène j 208.000 1 208.000 208.000

2 - MAIN D'OEUVRE Chauffeur hj 5.370 3 16.109 16.109 Opérateur hj 6.339 3 19.018 19.018 Chef labo hj 104.128 1 104.128 104.128 Opérateur labo hj 4.882 1 4.882 4.882 Manœuvre hj 3.661 11 40.269 40.269 Groupiste hj 4.882 1 4.882 4.882

3 - MATERIAUX Ciment t 340.000 13,25 4.505.000 4.505.000 Gravillon m3 18.000 26,50 477.000 477.000 R. Lala Nirina 105 BTP2005

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Sable m3 11.000 13,25 145.750 145.750 Gas oil L 1.778 253 449.834 449.834 Adjuvants L 8.000 50 400.000 400.000

RENDEMENT : R = 25,5 m3 TOTAL DES DEBOURSES D = 7.137.672 COEFFICIENT "K " = 1,32 PRIX UNITAIRE (Ar) : K1 X D/ R = 369.479 PRIX UNITAIRE en FMG 1.847.397

Le poids unitaire requis du Core-loc à la protection du littoral de Mahajanga est 1,67 t avec un coefficient de stabilité kd = 14 (pour le Core-loc) et le même angle d’inclinaison.

Le volume de béton nécessaire pour une unité de Core-loc est de 0,70 m3. Soit Ariary 257.295 par unité de core loc.

La dimension caractéristique C = (V/0.2236)1/3 = 1,46 m. C représente la plus grande dimension des blocs (largeur, hauteur) et constitue une référence pour le calcul des autres caractéristiques dimensionnelles des éléments de coffrage. Ainsi les dimensions caractéristiques du core loc sont : a = 0,053 b = 0,057 c = 0,10 d = 0,039 e = 0,053 f = 0,027 g = 0,074 Donc, la surface total du coffrage d’une unité de Core loc est de 5,754 m²

DESIGNATION DU PRIX : Coffrage

COMPOSANTE DE PRIX

COUTS UNITAIRES DE DEPENSES DEPENSES DEPENSES PAR SOUS- EN EN EN MAIN - TOTAL DES DESIGNATION UNITE DETAILS QTE MATERIEL MATERIAUX D'OEUVRES DEPENSES DE COUTS ( Ar)

1 - MATERIEL R. Lala Nirina 106 BTP2005

BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

Grue mobile h 42.166 300 12.649.728 12.649.728

2 - MAIN D'OEUVRE Manoeuvres hj 2.984 4578 13.659.660 13.659.660 Ouvriers hj 3.944 4578 18.057.590 18.057.590

3 - MATERIAUX Amortissement coffrage m2 2.463 7325 18.044.112 18.044.112 Consommables m2 1.024 7325 7.500.800 7.500.800

RENDEMENT : R = 7325 m² TOTAL DES DEBOURSES D = 69.911.890 COEFFICIENT "K " = 1,32 PRIX UNITAIRE : K1 X D/ R = 12.598 PRIX UNITAIRE en Fmg 62.992

Soit un prix de Ariary 72.489 par unité de Core-Loc.

En récapitulant : - Béton : 257.295 - Coffrage : 72.489 - Licence : 49.468 (représentant 15 % des deux prix précédents) - Transport et pose : 32.978 (représentant 10 % des deux premiers prix).

Une unité de Core-loc coûte Ariary 412.230

La mise en place des blocs artificiels s’opère suivant un plan de pose. Et le positionnement de chaque bloc se fait individuellement.

Le nombre de blocs nécessaire à l couverture d’une surface A en m² vaut : = Nb n A/ Sm Sm = l²sin β Avec l : la longueur du côté soit C β : angle du losange standard, soit 60° pour le Core-loc.

Alors, sur un kilomètre, A=11178,41 m² Nb = 6056 blocs.

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

Soit Ariary 2.496.464.880 (12.482.324.000 Fmg) le kilomètre.

C- Récapitulation :

Enrochement unité Quantité au km Prix unitaire Montant (Ar) Naturel M3 27946 39132 1.093.582.872 Core-loc U 6056 412.230 2.496.464.880

Ainsi, le prix au km d’enrochement artificiel, Core-loc, coûte 2,28 fois de plus à celui de l’enrochement naturel.

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BTP 2005 Partie III : Etude de cas : Protection du littoral de Mahajanga

RESUME

Située dans le Nord Ouest de Madagascar, la ville de Mahajanga (15° 44’ S – 46° 20’ E), largement sous l’influence maritime, est caractérisée par un climat chaud et humide et des végétations typiques des zones côtières.

Sa côte est exposée à l’action frontale des houles, d’où la nécessité d’une construction d’un ouvrage longitudinal. Cet ouvrage est préférable en enrochement naturels car la carrière, située à environ 1,2 km du PK 11 de la RN4, et peut assurer la fourniture la quantité des matériaux nécessaires. De plus cette structure à talus réfléchie moins les vagues et absorbe l’énergie dissipée par la houle en l’atteignant.

Nombreux sont les méthodes utilisées pour déterminer le poids du bloc mais le choix dépend des contraintes qu’on devrait tenir compte. Ces diverses méthodes tiennent déjà en compte dans les calculs, la stabilité du blocs.

Une étude comparative de prix au kilomètre entre enrochement naturel et Core-loc montre que ce dernier coûte 2,28 fois plus cher que le naturel. Mais on est contraint à l’utiliser au cas les carrières disponibles ne peuvent pas fournir la quantité et les caractéristiques requises pour l’emploi de la roche.

Mais principalement, la comparaison technique et financière des variantes possibles est en fonction des critères suivants : - prix de construction, - prix d’entretien, - prix de reconstruction de 10 % des ouvrages en cas de dégât cyclonique exceptionnel, - facilité de construction, - risque d’érosion devant la plage, - risque de franchissement par les vagues, - impact visuel.

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PARTIE IV- CONSIDERATIONS ENVIRONNEMENTALES Partie IV : Considérations environnementales

La notion de littoral, qui est celle qui nous intéresse dans une optique de protection des systèmes naturels, recouvre un territoire à la fois beaucoup plus étendu et difficilement délimitable a priori.

A la suite des tempêtes récentes, l'urgence et la menace sur des zones habitées ont impliqué que les travaux de réfection et de confortation soient entrepris rapidement. L'horizon d'une nouvelle tempête de cette importance est en effet imprévisible.

Après le passage du cyclone Gafilo, une grande partie du littoral de Mahajanga a été détruite donc des travaux de protection ont été entrepris. La solution en ouvrage longitudinal en talus en enrochement a été prise du fait en premier lieu de la direction frontale de la houle agissant sur la côte et pour des raisons économiques.

Ces ouvrages destinés à assurer la protection de la côte contre l’action destructive de la mer nécessitent la mise en œuvre d’importantes quantités de matériaux notamment d’enrochements. Ainsi, la protection du littoral relève d’un problème environnemental, du fait des actions de l’homme et des promoteurs, ayant entraîné la rupture de l’équilibre du milieu naturel terrestre et marin, dont des conséquences sont irrémédiables.

L’objectif du projet est de protéger le Boulevard Poincaré sur le littoral entre l’Hôtel La Piscine jusqu’à la jetée du port aux boutres, sur un tronçon de 1,7 kilomètres, contre l’érosion. Depuis l’Hôtel La Piscine sur une longueur de 750 mètres allant vers la résidence de la Préfecture, le talus exposé à la mer est protégé par un affleurement de roche calcaire. Sur ce tronçon, l’affleurement de roche calcaire est assez élevé par rapport aux déferlements des vagues. Par contre, les talus constitués par du terrain meuble non végétalisé ont été érodés, sur certains endroits, occasionnant un recul du littoral et des dégâts importants, surtout lors de l’occurrence des cyclones, sur les 150 mètres avant d’arriver à la résidence de la Préfecture.

La durée des travaux était estimée à 4,35 mois pour 2 lots. Mais notre étude se focalise sur la majeure partie du lot 1 de 3 mois, sur une longueur de 1365m au total, qui consiste à la remise en état de la protection existante détruite par le cyclone Gafilo.

Mais avec cette stabilisation, le rivage a perdu sa principale source d'alimentation en sédiments. Certes, rivières et fleuves livrent leur tribut de cailloux et de sable, mais cet apport est loin de compenser les pertes. D'autant que la lourde main humaine est passée par là.

R. Lala Nirina 109 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

CHAPITRE I- CADRE INSTITUTIONNEL ET LEGISLATIF DE L’ENVIRONNEMENT A MADAGASCAR

I- LÉGISLATION :

La mise en place d'une base légale cohérente pour l'aménagement de la zone côtière peut être extrêmement difficile. Dans la plupart des pays, toutes sortes d'institutions locales, régionales et nationales ont des responsabilités administratives dans cette zone. Souvent, leurs mandats se chevauchent ou se contredisent.

La législation propre au littoral varie beaucoup d'un pays à l'autre - certains d'entre eux, comme les Etats-Unis, ont promulgué des lois qui portent spécifiquement sur l'aménagement du littoral. Dans d'autres, cet aménagement est abordé par le biais des lois relatives à la protection de l'environnement ou à la gestion des ressources en eau (aux Pays-Bas par exemple). De nombreux pays n'ont aucune législation nationale applicable à l'aménagement de la zone côtière. Le niveau auquel la juridiction s'exerce varie aussi - aux Pays-Bas, par exemple, où l'aménagement du littoral est une question de survie, l'administration centrale exerce un grand contrôle. D'autres pays, (par exemple l'Australie) délèguent aux Etats ou aux régions la responsabilité de l'aménagement de la zone côtière.

Quelle que soit l'approche, un bon programme de gestion des zones côtières exige une législation relative à quelques points fondamentaux. Parmi ces points figurent une définition précise des droits de propriété, d'une part, et des droits d'exploitation, d'autre part, la désignation d'une institution pilote pour l'aménagement de la zone côtière et la définition de ses responsabilités, ainsi que la fixation de normes minimales (par exemple concentration admissible de contaminants).

Actuellement, la loi malgache reconnaît l’importance de la préservation de l’environnement. Le grand enjeu ou défi des malgaches est de répondre à la question comment réduire la pauvreté rapidement tout en préservant l’environnement ? Après des années d’efforts des institutions environnementales, de nouvelles lois ou actualisées régissent, aujourd’hui, la gestion des Ressources naturelles. Parmi ces lois, nous allons citer ci-après la loi 90-033 et le décret 95-377.

R. Lala Nirina 110 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

A- La charte de l’environnement :

Même si Madagascar ne s’est adhéré dans la convention de Rio qu’en 1995, en 1990 l’Etat malgache a déjà reconnu l’importance de la préservation de l’environnement en décrétant la loi 90-033 du 21 décembre 1990 portant sur la charte de l’environnement malgache. La finalité ce cette loi est de réconcilier l’homme avec son environnement (Ressources naturelles) défini comme : l’eau, le sol, l’air, la forêt, les faunes et les flores. Cette fameuse loi aussi décrit le Plan d’action environnemental (PAE).

B- Le décret MECIE :

Le décret du 21 octobre 1924 relatif aux établissements dangereux, insalubres et incommodes à Madagascar (promulgué le 13 décembre 1924) prévoyait déjà une mesure de sécurité avant qu’un particulier procède à un investissement qui pouvant nuire à l’environnement (art.1er). En 1995, l’Etat malgache a décrété le Décret 95-377 du 23 mai 1995 relatif à la Mise En Compatibilité de l’Investissement avec l’Environnement (MECIE), modifié par le décret 99- 954. Ce décret MECIE exige une mesure anticipative (après étude) des Impacts des investissements sur l’environnement. Cette étude est appelée "ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL" ou EIE en abréviation. Si auparavant cette EIE était imposée seulement aux projets d’investissement (art. 3), le décret modifié par le décret 99-954, dans son annexe I, impose une étude d’impact environnemental de tout plan ou programme pouvant modifier le milieu naturel dans le territoire malgache.

II- RÉGLEMENTATION :

La réglementation sert à fixer des limites aux types d'activités menées dans la zone côtière et à leur intensité. En général, certaines activités sont purement et simplement interdites (par exemple rejet de déchets toxiques, pêche à l'explosif, destruction de zones humides), tandis que d'autres sont contrôlées grâce à la délivrance de permis et de licences (permis d’exploitation de carrière). La réglementation forme la base d'un grand nombre de programmes de gestion qui ont porté leurs fruits. Toutefois, leur efficacité est largement fonction de la surveillance, des sanctions

R. Lala Nirina 111 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

(amendes, retrait de permis, confiscation de l'équipement et emprisonnement) ainsi que de l'adhésion et du soutien du public.

Le zonage est une technique de réglementation puissante utilisée pour délimiter des zones terrestres et aquatiques réservées spécifiquement à des utilisations déterminées (par exemple, aménagement de zones résidentielles, commerce, agriculture, aquiculture, conservation) et pur appliquer dans ces zones les normes pertinentes. Ainsi, des normes rigoureuses de construction ou d’aménagement peuvent être imposées dans des zones côtières exposées aux inondations ou érosion et on peut imposer aux bâtiments d'être construits en retrait sur les rivages grignotés par l'érosion. Le zonage peut représenter une technique précieuse pour orienter la croissance future. Dans les zones qui font déjà l'objet d'une mise en valeur intense, son utilité reste toutefois limitée et il peut avoir un effet secondaire malencontreux en stimulant les aménagements non souhaitables, les propriétaires terriens se hâtant de mettre leurs biens en valeur avant que de nouvelles restrictions entrent en vigueur.

III- A DMINISTRATION :

Néanmoins, la prévention, qui est au cœur de la politique suivie par le Gouvernement, ne doit pas se limiter à la reconstruction de dispositifs de protection, qui, l'expérience le démontre, est coûteuse pour les maîtres d'ouvrage et le budget de l'Etat, sans pour autant effacer le risque. Une politique active de prévention, seul moyen de contenir, voire de diminuer, les menaces qui pèsent sur les personnes et les biens sur les zones littorales menacées par les submersions marines, passe par la mise en œuvre de Plans de Prévention du Risque Littoral (PPR Littoral). Une fois approuvé, un PPR Littoral devient un document d'urbanisme annexé au PUDi. Les PPR sont élaborés par les chefs de régions qui les approuvent par arrêté. Les communes sont consultées. Les coûts d'élaboration de la cartographie sont pris en charge par le ministère de l'environnement (Direction de la prévention des pollutions et des risques).

Confier à une institution déterminée la responsabilité de la mise en œuvre du plan d'aménagement de la zone côtière est une condition essentielle de son efficacité. Cette institution peut avoir des responsabilités diverses, notamment celle de la planification et de la coordination, de la fixation de normes, de l'élaboration d'une réglementation, de la délivrance de permis et de licences, de la surveillance et des mesures de caractère coercitif.

R. Lala Nirina 112 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

Ces responsabilités peuvent être confiées uniquement à une administration centrale ou partagées entre elles et des collectivités locales. Pour bien fonctionner, les services administratifs doivent être dotés de personnel qualifié et disposer de ressources financières suffisantes, qui ne sont pas très évident pour notre cas. Dans les cas où la responsabilité de la gestion des ressources côtières est partagée, un conseil de coordination composé de représentants des différents services peut devoir être mis en place, comme cela a été fait aux Philippine.

Des principes de développement durable peuvent être considérés : Comprendre que l'aménagement des ressources côtières revêt une importance stratégique pour le développement social et économique, et est donc rentable de : − Reconnaître la nécessité de maintenir l'intégrité du système côtier et le fait qu'il faut donc limiter l'exploitation des ressources côtières. − Elaborer des stratégies d'aménagement intégré autorisant des utilisations multiples des ressources côtières, intégrant les activités complémentaires et séparant nettement les activités conflictuelles. − Combiner un aménagement à grande échelle (par exemple législation côtière nationale et régionale, incitations et mesures de dissuasion économiques) avec un aménagement ciblé (par exemple création de zones protégées et réhabilitation d'écosystèmes fortement dégradés). Faire participer la population locale au processus de planification pour assurer l'efficacité des plans d'aménagement de la zone côtière.

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CHAPITRE II- CONTEXTE ET JUSTIFICATION DU PROJET :

La ville de Mahajanga (15° 44’ S – 46° 20’ E) est située sur la cote Nord-ouest de Madagascar, au débouché en mer (canal de Mozambique) du fleuve Betsiboka, lequel forme à cet emplacement la baie de Bombetoka d’environ 30 km de longueur et d’une largeur variable de 5 à 13 km.

Le littoral endommagé longeant le boulevard Poincaré, se trouve à la sortie au large de la baie de Bombetoka entre la Pointe Anorombato et la Pointe de sable.

L'érosion du littoral de Mahajanga n’a cessé d'évoluer et inquiète beaucoup la population riveraine. L’installation d’une exploitation aquacole en bordure d’un cours d’eau a semblé induire une accélération de l’érosion.

Les enjeux majeurs du projet sont la reconstruction des protections des côtes du boulevard qui longe le littoral et la protection des habitations et blocs administratifs indirectement menacés par l’érosion, soit un tronçon d’environ 1,4 km.

Figure 23 : Délimitation du site

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L’ouvrage de protection côtière est implanté en haut de plage, sur une bande d’environ 1,4 km de long du boulevard Poincaré. Les travaux sont décrits brièvement pour l’ensemble de construction. Cette description résume les points essentiels pour l’analyse environnementale : - Décapage ; - Démolition et dépose des enrochements - Terrassement ; - Filtre géotextile ; - Couche de filtre ; - Butée de pied ; - Carapace en enrochement

Le projet est conçu pour résister aux vagues déferlantes extrêmes provoquées par les plus forts cyclones connus, du type de Gafilo. Le seul facteur qui serait susceptible de porter atteinte à l’ouvrage serait un abaissement sensible du niveau de la plage, là où il n’y pas de banc de calcaire. Dans une telle hypothèse, qui ne devrait être que transitoire, des rechargements ponctuels à l'aide de blocs d’enrochements de carrière permettraient de préserver l'intégrité de l'ouvrage.

Les protections longitudinales de haut de plage auront peut-être pour effet d’augmenter légèrement l’érosion de la plage, par réflexion des vagues contre les ouvrages. Cet effet sera cependant très limité puisque les ouvrages proposés sont absorbants.

I- EN JEUX ENVIRONNEMENTAUX :

A- Les enjeux physiques :

Les principaux enjeux environnementaux pour le milieu physique (eau, sol, air) sont donnés ci-dessous, en ce qui concerne d’une part le littoral à aménager, d’autre part les sites de carrières et emprunts.

1. Littoral :

- Altération de la bathymétrie et topographie littorale ; - altération de la géomorphologie littorale ;

R. Lala Nirina 115 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

- altération du transit sédimentaire ; - érosion littorale ; - pertes ou encombrement de sols ; - pollution, gestion des déchets et manipulation de produits polluants ; - altération de la qualité de l’eau ; - poussières ; - dégradation esthétique.

2. Ca rrières et emprunts :

- Altération de la topographie ; - érosion et stabilité des sols ; pertes de sols ; - création de mares insalubres ; - pollution, gestion des déchets et manipulation de produits polluants ; - dégradation des cours d’eau (qualité de l’eau, profils).

B- Les enjeux biologiques :

Les principaux enjeux environnementaux pour le milieu biologique (faune & flore du milieu terrestre et marin) sont donnés ci-dessous, en ce qui concerne d’une part le littoral à aménager, d’autre part les sites de carrières et emprunts.

1. Littoral :

- Dégradation / perturbation / perte d’habitats littoraux (couvert végétal côtier ; milieu marin ; zones de reproduction) ; - perturbation de la faune aquatique et littorale ; - perte de biodiversité et espèces animales et végétales listées (espèces rares, en voie de disparition, etc.) ; - pertes des fonctions écologiques et structurantes.

2. Ca rrières et emprunts :

- Défrichements de végétation ; - dégradation / perturbation / pertes d’habitats terrestres (forêts sèches, végétation ripicole, savanes);

R. Lala Nirina 116 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

- perturbation de la faune ; - perte de biodiversité et espèces animales et végétales listées (espèces rares, en voie de disparition, etc.) ; - pertes des fonctions écologiques et structurantes.

C- Les enjeux humains :

Les principaux enjeux environnementaux pour le milieu socio-économiques (population, activités économiques, infrastructures) sont donnés ci-dessous, en ce qui concerne d’une part le littoral à aménager, d’autre part les sites de carrières et emprunts.

1. Littoral :

- Pertes et/ou sécurisation des terrains ; - déplacement de personnes ou activités ; - impacts sur les activités économiques de la zone (en particulier, pêche & collecte, tourisme, développement urbain, commerces) ; - impacts sur l’urbanisme ; - nuisances, santé et sécurité publique ; - entretien des aménagements futurs ; - fonctionnement du port et sécurité maritime.

2. Ca rrières et emprunts :

- Pertes des terrains et conflits fonciers ; - droits coutumiers et légaux sur les terres ; - impacts sur les activités économiques et anthropiques de la zone (en particulier, élevage, agriculture, tourisme) ; - nuisances, santé et sécurité publique ; - sites sacrés & tombeaux.

II- DELIMITATIO N DE LA ZONE D’ETUDE :

La localisation de la zone d’étude est présentée sur la carte de situation générale (en annexe). Les travaux d’aménagement du littoral affecteront les hauts de plage sur tout le long du

R. Lala Nirina 117 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales tronçon affecté. Les zones affectées comprendront également les accès à la plage et des sites de dépôt. Enfin, la production et le transport de matériaux roches affectera les zones de carrières et l’axe routier, ainsi que la traversée de la ville, et les accès au littoral.

Il est important de noter que la plage fait partie du domaine public. De plus, selon la législation malgache, la bande de 80 mètres (milieu rural) ou 40 mètres (milieu urbain) le long de la zone de balancement des marées ou de tout plan d’eau directement lié à la mer fait partie du domaine public inaliénable.

Les impacts directs des travaux sur le milieu physique portent essentiellement sur le littoral de Mahajanga depuis l’Hôtel La Piscine jusqu’à la jetée du port aux boutres où sont implantés les aménagements anti-érosion. Les nuisances et pollutions engendrées par les travaux affecteront le haut de plage, la plage et les petits fond au droit des aménagements et leurs environs immédiats, ainsi que les accès au littoral et leurs environs immédiats. La fourniture de matériaux engendrera des impacts aux sites de carrières utilisés. Les pistes et routes d’accès au littoral et aux carrières et emprunts ainsi que tous les axes de transport et déplacement de véhicules sont pris en compte.

Le milieu biologique directement affecté par l’érosion et le projet de protection littorale se limite aux écosystèmes littoraux de la zone décrite ci-dessus. D’autre part, la fourniture des matériaux affectera la végétation sur et autour des sites de carrières et emprunts. Enfin, la fourniture de matériaux a des impacts sur la population et les activités humaines supportées par les sites de carrières et emprunts.

A- L’environnement physique:

1. Vents :

Le régime général des vents à Madagascar (hors situations cycloniques) est lié au déplacement de la zone de basse pression équatoriale au nord et à celui de l’anticyclone de l’Océan Indien centré vers le Sud des Mascareignes. Ces vents d’Alizé Est/Sud Est dominent durant l’hiver austral (mai à septembre), et les vents du Nord/Nord Ouest les remplacent pendant la période des moussons (novembre à avril).

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2. Précipitations :

La région jouit d’un climat tropical à saisons contrastées où la chaleur est une constante : La température moyenne annuelle est de 25°C. Les pluies sont réglées par les centres d’actions atmosphériques. La saison pluvieuse s’étale sur sept mois, d’octobre à avril et la pluviométrie annuelle atteint en moyenne 1.000 m à 1.500 mm d’eau et une saison sèche avec moins de 10 % du total pluviométrique.

L’abondance des précipitations annuelles, l’élévation des températures toute l’année, la modération des vents dans la zone, sont des conditions climatiques favorables à la pêche maritime.

3. Activité cyclonique :

Ce n’est pas une zone cyclonique. La plupart des cyclones qui touchent Madagascar viennent de l’Océan Indien. Ils arrivent sur la zone déjà affaiblie par la traversée d’une partie de l’île, apportant de fortes précipitations, mais ne sont plus accompagnés de vents violents dévastateurs. Cependant, des destructions considérables peuvent être occasionnées par les cyclones qui se forment dans le canal de Mozambique.

4. Hydrologie :

La Région est largement drainée par un réseau hydrographique particulièrement dense qui met à sa disposition un capital d’eau considérable, susceptible de dynamiser les activités (transport fluvial et maritime, alimentation en eau, pêche, agriculture, énergie hydroélectrique). Mais cette hydrographie est tributaire du relief et du climat, qui confèrent des régimes capricieux, traduits par l’alternance des crues inondatrices et des étiages souvent absolus.

B- Environnement biologique :

D’un point de vue écologique, l’environnement biologique aux environs du tronçon littoral à aménager est relativement pauvre et peu étudié. Le milieu marin, caractérisé par des conditions difficiles, ne supporte pas d’espèces particulièrement sensibles ou vulnérables et ne montrent pas de biodiversité importante. Par contre, le plateau continental constitue une zone de pêche très importante.

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C- Environnement socio-économique :

La Province de Mahajanga, de loin la plus importante de toutes les Provinces de par son étendue, après Toliary, n’abrite que 11 % de la population malgache, avec ses 1.633.236 habitants.

1. Population et démographie :

1.1 Répartition spatiale de la population:

Tableau 12 : Répartition spatiale de la Population Population résidente Superficie/km² Densité (projection 1999) (hbts/Km²) Mahajanga I 127 783 53 2 411,0 Sources : Projection de la population 1999 - DDS. INSTAT

1.2 Evolution de la population :

Tableau 13 : Evolution de la population Taux projections INSTAT RGPH Dirasset RGPH moyen DDS 1975 1990 1993 75-93% 1994 1995 1996 1997 1999 Mahajanga I 65 864 138 000 106 780 2,7 109 685 112 669 115 735 118 883 127 783

2. Activités économiques :

Les littoraux concentrent une part significative de l’activité socio-économique. Ce phénomène de concentration ne fait que se renforcer, la population littorale continuent à croître.

2.1 Pêche et ressources halieutiques :

2.1.1 Le s Potentialités :

D’après l’étude effectuée par la FAO en 1987 - 1990, les réserves de ressources halieutiques du pays sont estimés à 340 410 tonnes pour les façades maritimes et 40 000 tonnes pour la pêche continentale, l’aquaculture produisant 88 000 tonnes ce qui fait un total de 448 400 tonnes.

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2.1.2 La Pêche Industrielle :

La pêche industrielle est essentiellement maritime et vise surtout les crevettes, les poissons et les crabes. A Mahajanga, quatre sociétés s’occupent de la pêche industrielle.

Tableau 14 : Production industrielle Sociétés Activités Production (T) SOMAPECHE - Chalutage de crevettes - Crevettes : 4000 à 5000 T (Société Malgache de Pêcherie) - Exportation dans les pays asiatiques - Poisson 2 500 T (Japon), pays européens et autres. REFRIGEPECHE - Ouest - Chalutage de crevettes - Crevettes : 850 Tonnes - Exportation de crevettes - Poisson 1 500 Tonnes PECHEXPORT - Pêche, Collecte de tous produits - Moyenne annuelle halieutiques - Crevettes : 250 à 350 T - Chalutage de crevettes - Poissons CRUSTA-PECHE - Pêche industrielle ND - Chalutage de crevettes - Traitement des produits - Vente locale Source : Ministère de la Pêche et des Ressources Halieutiques 2001

2.1.3 La Pêche Artisanale :

La pêche artisanale et maritime est très importante dans la zone et dans l’ensemble du Province de Mahajanga en général. Volume de production totale de la pêche artisanal est de 665 tonnes de poisson, 454 tonnes de crevettes et 55 tonnes de crabe. Une société dénommée EXPOLMA expédié des crevettes vivantes aux Seychelles, 2.300 tonnes environ par an.

Le volume de production de la pêche artisanale est reporté ci-après :

Tableau 15 : Société ayant une base à terre Noms des Nombre Produits Production (T) Sociétés vedette ciblés Poisson Crevette Crabe SOGEDIPROMA 15 Poisson 75 95 55 Crevette PECHEXPORT 4 Poisson 110 145 - Crevette COPEMAD 1 Poisson 55 9 - Crevette Source : Ministère de la Pêche et des Ressources Halieutiques

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Tableau 16 : Activités à caractère familial Noms des Nombre Produits Production (T) Sociétés vedette ciblés Poisson Crevette Crabe E/se 1 Poisson 15 55 FIANATSA Crevette 1 Poisson 110 145 LEMONY Crevette 1 Poisson 250 50 NISAKA Jean Crevette 1 Poisson 50 - RAJAOSON Crevette Source : Ministère de la Pêche et des Ressources Halieutiques

2.1.4 La Commercialisation des produits :

Pour les pêches industrielles, les activités Commerciales se tournent en priorité vers l’exportation. Les projets sont alors calibrés et ceux qui n’ont pas atteint les norme requises sont vendus sur le marché local et sur le marché Tananarivien par l’intermédiaire des petites sociétés comme la SOGEDIPROMA, la SOMAPECHE, la SOPEBO.

Tableau 17 : Exportation par opérateurs 1999 Produits SOMAPECHE REFRIGEPECHE AQUALMA PECHEXPORT Q (t) K 10 6 Q (t) K 10 6 Q (t) K 10 6 Q (t) K 10 6 V (FMG) V (FMG) V (FMG) V (FMG) Poissons Entier congelé ------Etêté congelé ------

Crevette Entière congelée 1 715 76 490 518 19 128 2 408 115 297 417 8 160 Etêtée congelée 1 190 44 460 81 3 212 68 4 517 41 991 Etêtée décortiquée - - 24 1 041 46 2 911 26 930 Têtes de crevettes 22 69

CRABE Morceau 4 40 Destinations Japon, France, France, Espagne, France, Japon, France, Espagne, Portugal, La La Réunion, Angleterre La Réunion, Réunion, Comores Comores, Maurice, Italie, Maurice, Afrique Belgique du Sud Source : Direction Inter-Régionale de la Pêche et Ressources Halieutique Mahajanga

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2.2 Industrie et artisanat :

Les industries essentiellement localisées dans la ville de Mahajanga sont toutes des industries légères où prédominent les activités de transformation des matières premières en vue de la consommation interne (80% agro-alimentaire, textile, travail du bois). Elles sont presque toutes monopolisées par les étrangers en particulier par les Indopakistanais (plus de 60 %). Ces industries peuvent être classées en trois catégories.

2.2.1 Les Industries de production artisanale pour la Consommation locale :

− Agro-alimentaire ; − Bois et fer ; − Imprimerie.

2.2.2 Les Industries d’envergure régionale et nationales :

− Agro-alimentaire ; − Corps Gras ; − Tabac ; − Textiles.

2.2.3 Les Industries visant les marchés Extérieurs :

− Essentiellement des industries de pêche ; − Anacardes ; − Viandes.

A ces groupes d’industries s’ajoutent les zones franches. On peut citer entre autre la SECREN (Spécialisé dans la construction navale, les travaux de réparation, les travaux d'industries de diversification), la CONSALMAD (Compagnie salinière de Madagascar).

De nombreuses activités s’implantent préférentiellement, voire exclusivement, sur les zones côtières. Dans le contexte de mondialisation des échanges que nous connaissons, le transport

R. Lala Nirina 123 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales maritime et les activités portuaires prennent une importance toujours croissante. A partir de là, les industriels ont souvent intérêt à se rapprocher au maximum des zones d’exportation et d’approvisionnement, ou au moins à voir se développer des infrastructures routières, ferroviaires et aériennes reliant efficacement le littoral aux zones de production.

3. Trafic maritime :

Le trafic maritime se fait par boutre entre Mahajanga et Soalala et Analalava - Nosy-Bé, Besalampy, Maintirano ainsi que vers les Comores et Mayotte : Transports de voyageurs et de marchandises et par 2 Bacs entre Mahajanga et Katsepy : transport de voyageurs, camions et voitures. Le port de Mahajanga, le plus grand de la Côte-Ouest de Madagascar, est un port de cabotage jouant le rôle de port d’éclatement. Il expédie des marchandises, surtout des produits agricoles, destinés au commerce extérieur et reçoit les marchandises nécessaires au fonctionnement des unités de production locales et au commerce régional. Outre le trafic des marchandises, Mahajanga est également un grand port de pêche spécialisé dans la production de crevettes. Le port de Mahajanga dessert toutes les localités de la côte occidentale par le biais de cabotage, soit par boutre, soit par les bateaux armateurs locaux pour le transport des produits de première nécessité, produits agricoles, bois et articles divers.

4. Touris me et l’importance du littoral :

Situé sur le littoral, la ville de Mahajanga offre 5km de plages de sable fin alternées par endroits d'escarpements rocheux qui ajoutent un cachet exotique et intime et constituent la particularité du site (roche rouge, cirque rouge). Au total 250 000 m² de plage allant de la jetée Shneider (village touristique) à Amborovy. On peut disposer de 500 m² par baigneur les jours d’affluence. Cette plage continue vers Ampazony et la baie de Narindra.

Le tourisme à Mahajanga est à double vocation : − Tourisme national ; − Tourisme international.

R. Lala Nirina 124 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

Si Mahajanga ne peut rivaliser avec Nosy-Be comme station balnéaire, la mer, le soleil peuvent procurer de la détente et du bon temps. Le fait d’être en dehors des grands circuits offerts par les Tours Opérateurs peut constituer un certain charme et un attrait. La population, en majorité jeune, n’oppose pas de résistance au phénomène du tourisme, au contraire on sent une certaine envie de communication. La sécurité des touristes n’a pas posé de problèmes aux autorités locales.

Ainsi, la protection du littoral fait partie des priorités de la population de Mahajanga mais aussi pour l’Etat pour beaucoup de raisons d’où la nécessité de construire des ouvrages répondant à cet effet.

R. Lala Nirina 125 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

CHAPITRE III- LES MESURES DES IMPACTS ET AMELIORATIONS

La protection en enrochement est adoptée pour la stabilisation du littoral de Mahajanga par raison d’économie et par le fait que la carrière de Belobaka à proximité du lieu des travaux peut encore assurer la fourniture des matériaux requis, en quantité suffisante.

Les impacts sont évalués en fonction de : − Intensité qui tient compte de la force de la perturbation et de la valeur de la composante touchée et de sa sensibilité ; − Durée, temporaire ou permanent; − Etendue d’éléments géographiques touchés ; − Fréquence.

Il est important de noter que l’évaluation de la plupart des impacts se fait de façon essentiellement qualitative. En effet, la prévision quantitative de l’intensité, de la durée ou de l’étendue des impacts attendus est souvent impossible à développer pour diverses raisons : manque de données, manque de moyens, manque de modèles adéquats, ou simplement car il s’agit de valeurs abstraites difficilement chiffrables.

LES IMPACTS DES CARRIERES :

La protection en enrochement nécessitera l’exploitation de carrières pour la fourniture de roches en quantité significatives. Ce qui impliquera des impacts positifs et négatifs. Il est à noter que l’obtention du permis environnemental des carrières mécanisées et emprunts passe par l’établissement d’un Programme d’Engagement Environnemental (PREE), selon les directives spécifiques données par le code minier.

A- Impacts positifs :

L’exploitation d’une carrière rapporte des revenus pour les fournisseurs de matériaux et permet la stabilisation d’une voie d’accès permanente pour une réouverture. Comme, en effet pour le cas de la carrière de Belobaka déjà exploitée pour les travaux d’aménagement du port et les travaux de protection du littoral de Mahajanga.

R. Lala Nirina 126 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

En conséquence, des impacts négatifs viennent en rescousse.

B- Impacts négatifs :

1. N uisances sonores et vibrations:

Les engins qui travaillent dans les carrières et le va et vient des véhicules qui évacuent les produits engendrent un niveau de bruit élevé qui peuvent entraîner des affections auditives. A ces engins s’ajoute l’explosion due aux tirs de mines qui s’accompagne de vibration du sol. Ces bruits et vibrations sont gênants non seulement pour des personnes mais aussi pour la faune terrestre (oiseaux et mammifères des forêts) et aquatique (batraciens et oiseaux des mares).

Ainsi, l’entreprise doit fournir à ses employées une protection auditive dont le port est obligatoire. Aussi, les machines doivent être équipées d’un système d’isolation phonique.

2. Conta mination de l’air par des poussières :

Les travaux d’excavation et du décapage du sol émanent dans l’atmosphère des nuages de poussières entraînées par le vent. A ces travaux s’ajoute le chargement de produits dans les véhicules de transport. Ces émanations poussiéreuses affectent non seulement les travailleurs et la population environnante mais aussi la végétation de la zone d’exploitation qui voient leur feuilles couvertes de poussières. La survenue d’une maladie respiratoire aux ouvriers et à la population locale est très probable. Les poussières dites respirables (1 à 5 microns) sont les plus dangereuses, mais il ne faut pas oublier qu’elles sont invisibles : on peut très bien, donc, ne pas voir de poussières et être en présence de danger.

La prévention repose sur l'aspiration des poussières à la source au niveau des machines. Les engins de foration peuvent être équipés d’un capteur de poussière. Cette mesure de prévention à la source est efficace et limite considérablement les risques dus à l’empoussièrement. Elle est bien sûr préférable à l’emploi de moyens de protection individuels (masques à cartouches,

R. Lala Nirina 127 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales etc.). Il faut capter les poussières au plus près de la source d'émission avec un dispositif de captage adapté à l'outil et des ventilations conformes aux besoins. Les techniques de prévention lors du concassage et broyage sont l’aspiration aux points d’émission, l’abattage par pulvérisation d’eau.

3. Conta mination et dégradation du sol :

Le décapage de la couverture végétale suivi de l’excavation constitue les facteurs de déstabilisation et de la destruction de la couverture végétale et de la structure et du profil du sol faisant l’objet de l’exploitation qui conduira sûrement à l’épuisement de ressources en matériaux. Le phénomène d’érosion peut se produire facilement sur toutes les parois de la carrière, du aux défrichements. Si la profondeur de l’exploitation est trop grande, l’exhaure des eaux de carrière peut modifier les nappes aquifères et accélérer la circulation des eaux souterraines. Ce qui va entraîner l’épuisement des eaux d’infiltration qui alimente les sources d’eau. Sans oublier la perte d’habitat d’intérêt écologique et de zones sensibles (mares et forêts sèches).

Les sédiments véhiculés par les eaux de ruissellement qui augmentent en saison de pluies ou par glissement le long d’une pente peuvent combler les bas fonds marécageux, entraînant ainsi la stérilité des sols due à l’ensablement. D’où un impact économique en plus de la perte des profits des petits exploitants miniers. Les sols peuvent également se trouver pollués par les déversement de substances polluantes causées par l’utilisation des engins.

Pour atténuer ces faits, l’entreprise doit limiter au strict minimum les défrichements et réhabiliter au fur et à mesure de l’avancement de l’exploitation les sites pour ne pas y laisser des désordres physiologiques pour les sols.

Mais à ces nombreux effets négatifs s’ajoute également la destruction du paysage et du pâturage et les risques d’accidents dus aux explosifs, chute de pierres, glissement de terrain, l’excavation et les passages des véhicules de transports des produits. Mais encore plus, la possibilité de profanation d’un lieu de culte (« Doany ») situé à proximité de la carrière.

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C- Impacts négatifs résiduels :

Malgré les mesures visant à atténuer l’ampleur des impacts, à les prévenir ou à les compenser, des impacts négatifs résiduels sont bien marqués. L’empreinte des carrières laissera des traces visibles et permanentes (fosses, front de taille) dans le paysage. La restauration de la végétation sur les surfaces perturbées nécessitera le temps de repousse des plants de revégétalisation ainsi que l’établissement de la végétation secondaire. L’épuisement probable des ressources créera un manque à gagner dans le futur pour les Fokontany et Commune sur lesquels sont installés ces carrières, ainsi que pour les petits exploitants. Les nuisances sonores et poussiéreuses engendrées par l’exploitation et le transport des matériaux ne peuvent pas être éliminées.

Et en dépit de toutes précautions, les risques d’accidents doivent être considérés comme un souci constant, de la part de toutes les parties prenantes (entrepreneur, ouvriers, autorités locales et la population). Une vigilance accrue devra être de rigueur.

II- I MPACT DES TRAVAUX :

A- Impacts positifs :

Tous travaux rapportent des profits pour les entreprises et les fournisseurs de matériaux divers. Aussi, des emplois supplémentaires sont crées pour les travailleurs locaux qui bénéficieront après des expériences leur facilitant les travaux d’entretien de la protection du littoral par le fait de l’amélioration de leurs compétences.

B- Impacts négatifs :

1. N uisances sonores :

Les grands travaux nécessitent une mobilisation d’un certain nombre de machines dont les moteurs peuvent provoqués des bruits assourdissants. A cela s’ajoutent le va et vient des camions transportant les matériaux de construction et le bruit de leur déchargement ainsi que les mouvements alternatifs des camions pour évacuer vers les décharges.

R. Lala Nirina 129 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

Tous ces bruits assourdissants peuvent entraîner des affections auditives pour les travailleurs en exposition continue et entraîner des difficultés de concentration pour les habitants des alentours du chantier et aux quartiers où passent les véhicules de transport.

Ainsi, une protection auditive dont le port est obligatoire doit être fournie par l’entreprise aux employés car il est largement reconnu aujourd’hui que l’exposition prolongée à des niveaux de bruits supérieurs ou égaux à 85 dB (décibel) crée un risque certain de détérioration de l’audition. Mais la population riveraine n’éprouve que des gênes car le bruit perçu est en dessous de 60 dB, valeur normale acceptable le jour.

2. Conta mination de l’air par des poussières :

Les travaux de dépose et l’approvisionnement en matériaux de construction peuvent entraîner dans l’air des particules poussiéreuses. A ceci s’ajoutent des poussières soulevées par les mouvements des véhicules et des engins. Ces émissions poussiéreuses peuvent causer des maladies respiratoires aux employés et à la population locale et peuvent aussi contaminer les eaux de surfaces et le sol et affaiblir les cultures à proximité.

Ainsi, l’entreprise doit minimiser et contrôler les émanations poussiéreuses en mettant en place des systèmes de protection contre ces émissions de poussières.

3. Conta mination des eaux de surfaces et souterraines par des poussières, des effluents aqueux et des déchets solides :

Le principal impact sur la qualité des eaux superficielles est la forte augmentation du taux de matières en suspension résultant de la présence des poussières, du rejet des déchets solides de construction sur les cours d’eaux. Les effluents aqueux de la cantine de travailleurs peuvent également constituer une source de pollution non négligeable. Il s’agit dans l’ensemble d’une pollution physique et chimique qui peuvent entraîner d’importantes perturbations de l’écosystème aquatique.

Ainsi, une mise en place de système de gestion de déchets est de rigueur, notamment, le traitement des eaux usées avant rejet.

R. Lala Nirina 130 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

4. Conta mination et perturbation du sol :

Les sols sont perturbés par les modifications de profils, compactage, empreinte des véhicules dus aux terrassements, construction de digue provisoire servant d’accès aux engins et la mise en place des aménagements de stockages des matériaux et équipements. Les déversements accidentels de carburants et d’huiles polluent les sols. Donc, ces sols pollués doivent être récupérés et stockés dans un site approprié et autorisé par la Commune.

Alors, l’entreprise doit limiter au strict minimum les surfaces perturbées et occupées et doit ajuster la durée des travaux en un point donné et l’étendue des travaux en un moment donné. Et la remise en état et stabilisation des petits fonds doivent se faire au fur et à mesure de l’avancement des travaux. Des mesures de contrôle des contaminations devront être prises : - Les véhicules doivent être entretenus régulièrement pour éviter les fuites d’huiles ou de carburant ; - Tous déversements accidentels nécessitent de réparation immédiate avec des matériaux absorbants (sables) prévus à cette opération ; - Le stockage et le transport de grandes quantités de carburants doivent être éviter du fait que les travaux se font en ville. Sinon, l’entreprise doit disposer des équipements spécialisés de transport et de stockage en concertation avec un distributeur officiel.

C- Impacts négatifs résiduels :

Malgré toutes tentatives d’atténuation des impacts, un grand chantier occasionnera des gênes et nuisances temporaires mais importantes pendant toute la durée des travaux : bruits, vibrations, poussières, dégradation esthétique du littoral, encombrement divers, empreinte des opérations. A ceux-ci s’ajoutent les risques d’accidents qui ne doivent pas être négligés par toutes les parties prenantes.

III- I MPACTS DES AMÉNAGEMENTS APRÈS TRAVAUX :

Les aménagements pourvoient non seulement la protection du littoral contre l’érosion mais sécurisent les biens des riverains : terrains privés et publics, habitations, hôtels et entreprises

R. Lala Nirina 131 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales et aussi et surtout améliore l’esthétique du littoral par la remise en état des ouvrages de protection. Les ouvrages mis en place ont une incidence directe sur la stabilisation du rivage et son évolution à court et à moyen terme, auront aussi une influence sur le maintien de l’attractivité du front de mer pour les touristes. Les ouvrages n’ont pas d’incidence sur la qualité des eaux ; néanmoins, ils peuvent favoriser la rétention de certains déchets amenés par la mer et le vent ou rejetés par les touristes.

Par contre d’autres aspects environnementaux négatifs se présentent :

A- IMPACT SÉDIMENTAIRE :

Une plage est un milieu mobile qui correspond à des zones de dépôts et de transferts incessants de sédiments meubles. Son budget sédimentaire est défini comme la somme algébrique de l’alimentation et de l’ablation du matériel détritique. Par définition, une plage est une structure d’accumulation et si une érosion s’instaure, c’est que l’ablation prend le pas sur l’alimentation. Il y a donc renversement de la tendance évolutive qui présidait à sa pérennité.

L'enrochement consiste à dresser des murs de protection. Constitués d'énormes blocs de pierre, ils visent à préserver les constructions de la houle et à arrêter l'avancée de la mer. Au-delà de leur aspect esthétique discutable, ces remparts présentent le défaut majeur de ne pas remédier aux causes fondamentales du recul du littoral. Pire : leur présence réduit par définition la surface des plages disponible. Mais il y a plus grave encore : leur édification accélère l'érosion. En effet, les vagues, en s'y brisant, gagnent en force et en puissance. Elles arrachent ainsi une quantité accrue de sable et de galets dont les plages auraient pourtant bien besoin.

Placer des protections entre la mer et le sable ne résout pas davantage le problème. Certes, les vagues n'ôtent plus de sédiments. Mais elles n'en apportent pas non plus. Le rivage se voit ainsi privé d'une source d'alimentation indispensable à son équilibre. Pour sortir de ce cercle infernal, Roland Paskoff suggère de recourir à la seconde solution - le rechargement - qui, selon lui, «permet de s'attaquer directement à la racine du mal sans perturber l'environnement». Mais encore mieux si on combine les deux solutions.

R. Lala Nirina 132 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

B- Impacts paysagers :

Leur construction ne se contente pas de défigurer le paysage, mais elle met en péril l'existence des plages.

La protection des côtes ne doit pas conduire à une défiguration du littoral mais au contraire participer à sa valorisation. Les stratégies de défense doivent tenir compte des objectifs à long terme de l'utilisation de la frange côtière et de son développement en harmonie avec les usages existants. Mais l’érosion accrue de la plage au droit des ouvrages et augmentation de la pente de la plage et des petits fonds, existera de manière très limitée.

C- Impacts socio-économiques :

Les tempêtes et les inondations qui frappent le littoral ont depuis toujours fait des victimes et détruit des biens mais, malgré l'effort accru pour réduire les risques dus aux tempêtes, le "prix à payer" continue de progresser. Cela s'explique notamment par l’accroissement des populations qui vivent près des côtes et par la poursuite des implantations humaines dans les deltas, les îles sur cordon littoral et d'autres zones côtières basses exposées aux inondations lors des tempêtes. La destruction de barrières naturelles faisant obstacle aux inondations du littoral - récifs, mangroves et dunes - accroît encore la vulnérabilité des populations côtières, de même que peut provoquer l'extraction à large échelle d'eaux souterraines

Les capacités d'accueil de la frange littorale sont limitées. Le respect de l'espace est une nécessité tant pour le maintien d'une protection efficace que pour le développement des activités socio-économiques.

Les systèmes côtiers ont la capacité de soutenir un large éventail d'activités. La diversité de celles-ci est à elle seule une preuve éclatante de la valeur des ressources côtières pour les sociétés humaines. Malheureusement, les utilisations conflictuelles se multiplient aujourd'hui. Des activités humaines de plus en plus diverses - urbanisation, industrialisation, création de zones résidentielles - rivalisent notamment pour occuper les sols.

R. Lala Nirina 133 BTP 2005 Partie IV : Considérations environnementales

RESUME :

Les littoraux regorgent de ressources naturelles de grande valeur : ressources halieutiques (et sites d’aquaculture), forêt, matériaux de construction (sable et corail), etc., auxquelles on peut ajouter des facteurs favorables pour la production d’énergie (eau, vent, marées). Les côtes jouent de plus un rôle stratégique de premier plan en matière de sécurité.

Les ouvrages de protection longitudinaux ont pour objet de s’opposer aux houles frontales pour protéger la zone terrestre située immédiatement en arrière.

Cependant, les impacts sur l’environnement de ce type d’ouvrage sont très variables en fonction de leurs caractéristiques structurelles. Ils contribuent à artificialiser le haut de plage, l’impact paysager étant plus ou moins marqué selon que l’ouvrage est en enrochement.

Les impacts des travaux de réalisation sont principalement les nuisances acoustiques et la gêne de circulation, en milieu urbain et la destruction du profil des sols et la perturbation de la faune, en milieu naturel. Les solutions pour y remédier sont d’ordre général : établissement d’un plan de circulation, respect des heures de sommeil les jours ouvrables, remise en état à la fin des travaux (remodelage et reprofilage des petits fonds de plage), choix de la période de travaux (hors saison touristique, hors des périodes sensibles du point de vue écologique).

Ce type d’ouvrage a pour conséquence immédiate sur les plages sableuses d’entraîner un abaissement du profil de la plage et de diminuer sa largeur par réflexion des houles.

Le seul moyen pour y remédier est de concevoir un ouvrage le moins réfléchissant possible, ce qui conduit à des ouvrages à très faible pente aussi absorbant que possible et perméable comme l’enrochement.

Par ailleurs, même si toutes les précautions sont prises du point de vue structurel, ce type d’ouvrage n’enraye pas l’érosion générale d’une plage car il ne modifie pas les transports sédimentaires. De plus, il semblerait que celui-ci puisse aggraver les tendances à l’érosion dans les zones adjacentes non protégées contre l’action des houles de tempête.

Toutefois, le projet et ses mesures d’accompagnement ont été formulés de manière à limiter les impacts à un niveau acceptable pour le milieu naturel, la population, les activités et les biens et infrastructures.

R. Lala Nirina 134 BTP 2005 CONCLUSION

Le recul des côtes est un phénomène naturel que l'on observe partout à l'échelle mondiale et qui, à certains endroits, s'aggrave sous la pression des activités humaines. Ainsi, la réponse pourra être différente selon qu'il s'agit de protéger des zones habitées depuis longtemps directement exposées aux risques car en dessous du niveau de la mer, de protéger des espaces ruraux ou habité situées dans l'arrière-pays mais qui pourraient être inondées en cas de rupture, de conserver des plages à haut intérêt touristique et qui tendent à disparaître.

Pour enrayer l'érosion des rivages, l'une des techniques se résume à construire des ouvrages de protection, soit transversalement au trait de côte, soit parallèlement à celui-ci.

Face à une houle de direction frontale, l’ouvrage longitudinal est préconisé. L’ouvrage mieux à talus, présente des coefficients de réflexion plus faibles. Ces ouvrages à talus sont meilleurs en enrochement. Les pentes rugueuses en enrochements dissipent et absorbent efficacement l’énergie des houles, réduisent l’ascension et le franchissement des lames, ainsi que les affouillements. Les calculs de dimensionnement sont réalisés en fonction des impératifs de défense, des nécessités liées aux usages et du respect des budgets disponibles. L'opposition entre certains paramètres qualitatifs peut impliquer des choix privilégiant une caractéristique aux dépens d'une autre.

Mais la construction des digues à talus, ne renfermant pas de noyau, requiert la fourniture des matériaux naturels de type enrochements de qualité et de granulométrie données dans des volumes pouvant être importants. Ceci peut entraîner d’importants impacts qu’il convient de bien appréhender pour le respect de l’environnement.

R. Lala Nirina 135 BTP 2005

BIBLIOGRAPHIE

Publications :

[1]- CORE-LOC Concrete Armour Unit : Technical Guidelines - CHL-97-6, US Army corps of Engineers, 1997. [2]- François CRANUS, Asitoela RABEHASININA, Noëlson RAHARIJAONA, « Mission pilote d’évaluation de l’érosion côtière et des risques sur les aménagements et la ville de Morondava Madagascar », Février 1998. [3]- Jeffrey A. Melby, George F. Turk, « Core-loc concrete armor unit », US Army Corps of Engineers, mars 1997. [4]- ONG "Sauvons Toamasina", Protection du littoral nord de la ville de Toamasina menacé par l'érosion marine, 1998. [5]- Prix Jean Goguel_Dupray – Intégrité des enrochements. [6]- Ramisandrazana RAKOTOARISEHEN0, « LA SITUATION DU TOURISME DANS LES ZONES COTIERES », 1995. [7]- Virginie CAZES, Roland TROADEC, « Valorisation des acquis du programme régional, Environnement dans le domaine de l’érosion », Janvier 2000.

Ouvrages :

[8]- A.Graillot, Cours de travaux maritimes, Tome 1, Institut Portuaire d’Enseignement et de Recherche, 186 pages. [9]- A.Graillot, Cours de travaux maritimes, Tome 2, Institut Portuaire d’Enseignement et de Recherche, 245 pages. [10]- CIRIA/CUR, Manual on the use of rock in coastal and shorelina engineering,Spécial publication 83, 1991, 603 pages. [11]- J. Larras, Cours d’hydraulique maritime et de travaux maritimes, Dunod Paris 1961 [12]- Surveillance, auscultation et entretien des ouvrages maritimes. Fascicule 4 : Digues à talus et digues mixtes, Notice PM n° 02.01, CETMEF février 2002, 70 pages + Annexes. [13]- Rolland Paskoff, Les littoraux, impacts des aménagements sur leur évolution. Armand Colin 1998, 260 pages.

R. Lala Nirina BTP 2005 [14]- Les enrochements, Bulletin spécial du LCPC, Ministère du logement, des transports et de la mer - Laboratoire central des ponts et chaussées Français de Septembre 1989, 107 pages. [15]- Recherche d’enrochements naturels pour les travaux maritimes, Notice PM – N° 80.04, CETMEF juin 1980, 134 pages + Annexes. [16]- Recommandations pour la conception et la réalisation des aménagements de défenses du littoral contre l’action de la mer, Notice ERPM N°98.01, CETMEF Avril 1998.

Documents électroniques :

[17]- Coastal Engineering Manual USACE 2003. [18]- Recommandations pour le calcul aux états-limites des ouvrages en site aquatique, ROSA 2000, CETMEF.

R. Lala Nirina BTP 2005 ANNEXES Annexe

ANNEXE 1

Tableau 1 : Premier diagnostic des ouvrages de protection du littoral de Morondava.

N° Epi Nature de l'ouvrage Commentaires 0 Épis peu efficaces et contournés par l'arrière. Ces épis Enrochements seraient à remplacer par 1 ou 2 épis plus longs, 1 prolongés par l'arrière. 2 Épis démantelés et prolongés par l'arrière par des 3 Rideaux de palplanches + enrochements. Rideaux de palplanches corrodés et 4 couronnement béton effondrés. Fort recul de la plage derrière ces épis. Épis à reconstruire. Ces épis fonctionnent encore : forte accumulation de 5 sables le long de la face sud, érosion le long de la face nord jusqu'aux rideaux de palplanches : - Épi 5 : à consolider en partie terminale - Épi 6 : affouillement également le long de la face sud 6 Rideaux de palplanches + jusqu'aux rideaux de palplanches. Présence de trous couronnement béton dans les palplanches par lequel le sable traverse épis - Épi 7 : déjà consolidé par des risbermes béton en partie terminale, l'épi et contourné à l'enracinement. Épi à prolonger par l'arrière. Ces épis sont à 7 consolider rapidement avant que des dommages plus conséquents entraînent leur ruine définitive 8 Épis en cours de dislocation notamment dans les 9 Rideaux de palplanches + parties terminales. Rideaux de palplanches rongés. 10 couronnement béton Épis contournés par l'arrière. Ouvrages à 11 reconstruire. Affouillement au pied de l'épi découvrant les rideaux 12 Rideaux de palplanches + de palplanches. Épi contourné à l'enracinement. Épi à couronnement béton consolider avant que les prochains dommages entraînent sa ruine définitive 13 Même commentaire que pour les épis 8 à 11 Ouvrage implanté trop proche des épis adjacents à 14 Enrochements démonter. Récupérer les enrochements pour constituer des défenses de haut de plage 15 Appontement métallique Ouvrage en ruine. À démonter ou à remplacer par un recouvert d'une chape épi. Ouvrage implanté trop proche des épis adjacents à 16 Enrochements démonter. Récupérer les enrochements pour constituer des défenses de haut de plage 17 Rideaux de palplanches + Ouvrage contourné à l'enracinement et prolongé en couronnement béton arrière par des enrochements. Partis en béton et palplanches disloquées. Ouvrage à démonter pour récupérer les enrochements pour constituer des défenses de haut de plage ou pour être utilisé dans la fabrication de nouveaux épis.

R. Lala Nirina I BTP 2005 Annexe

ANNEXE 2

Extrait de la norme EN 13 383-1 : catégorie des enrochements

R. Lala Nirina II BTP 2005 Annexe

ANNEXE 3

ρ a 3 Figure 8 : courbe donnant  ρ   a − 1  ρ   w 

3 en fonction de ρa (t/m ).

R. Lala Nirina III BTP 2005 Annexe

H 3 Tableau 5 : cot g α

Cotg α 2/1 3/1 4/1 5/1 6/1 3/2 5/2 4/3 5/4 H 0,5 0,06 0,04 0,03 0,02 0,02 0,08 0,05 0,09 0,1 1,0 0,5 0,3 0,2 0,2 0,2 0,7 0,4 0,7 0,8 1,5 1,7 1,1 0,8 0,7 0,6 2,2 1,3 2,5 2,7 2,0 4,0 2,7 2,0 1,6 1,3 5,3 3,2 6,0 6,4 2,5 7,8 5,2 3,9 3,1 2,6 10,4 6,2 11,7 12,5 3,0 13,5 9,0 6,7 5,4 4,5 10, 10,8 20,2 21,6 3,5 21,4 14,3 10,7 8,6 7,1 28,6 17,1 32,1 34,3 4,0 32,0 21,3 16,0 12,8 10,7 42,7 25,6 48,0 51,2 4,5 43,6 30,4 22,0 18,2 15,2 60,7 36,4 68,3 72,9 5,0 62,5 41,7 31,2 25,0 20,8 83,3 50,0 93,7 100,0 5,5 83,2 55,4 41,6 33,3 27,7 110,9 66,5 124,8 133,1 6,0 108,0 72,0 54,0 43,2 36,0 144,0 86,4 162,0 172,8 6,5 137,3 91,5 68,6 54,9 45,8 183,1 109,8 206,0 219,7 7,0 171,5 114,3 85,7 68,6 57,2 228,7 137,2 257,2 274,4 7,5 210,9 140,6 105,5 84,4 70,3 281,2 168,7 316,4 337,5 8,0 256,0 170,7 128,0 102,4 85,3 341,3 204,8 384,0 409,6 8,5 307,1 204,7 153,5 122,8 102,3 409,4 245,6 460,6 491,3 9,0 364,5 243,0 182,2 145,8 121,5 486,0 291,6 546,7 583,2 9,5 428,7 285,8 214,3 171,5 142,9 571,6 342,9 643,0 685,9 10 500,0 333,3 250,0 200,0 166,7 666,7 400,0 750,0 800,0 10,5 578,8 385,9 289,4 231,5 192,9 771,7 463,0 868,2 926,1 11,0 665,5 443,7 332,7 266,2 221,8 887,3 532,4 998,2 1064,8 11,5 760,4 506,9 380,2 304,2 253,5 1013,9 608,3 1140,6 1216,7 12,0 864,0 576,0 432,0 345,6 289,0 1152,0 691,2 1296,0 1382,4 12,5 976,6 651,0 488,3 390,6 325,5 1302,1 781,2 1464,8 1562,5 13,0 1098,5 732,5 549,2 439,4 366,2 1464,7 878,8 1647,7 1757,6 13,5 1230,5 820,1 615,1 492,1 410,1 1640,2 904,1 1845,3 1968,3 14,0 1372,0 914,7 686,0 548,8 457,3 1829,3 1097,6 2058,0 2195,2 14,5 1524,3 1016,2 762,1 609,7 508,1 2032,4 1219,4 2286,5 2438,9 15,0 1685,5 1125,0 843,7 675,0 562,5 2250,0 1350,0 2531,2 2700,0

R. Lala Nirina IV BTP 2005 Annexe

Figure 9 : Hauteur maximale de déferlement en fonction de la profondeur en pied d’ouvrage

R. Lala Nirina V BTP 2005 Annexe

′ Figure 10 : Rapport H d H 0 en fonction de H d g T ²

R. Lala Nirina VI BTP 2005 Annexe

′ Figure 11 : Hauteur déferlante en fonction de H 0 g T ²

H0’ : hauteur équivalente au large

R. Lala Nirina VII

BTP 2005 Annexe

Figure 52 : Caractéristiques dimensionnelles des coffrages de Core-Loc

R. Lala Nirina VIII

BTP 2005 Annexe

- Courbe 1 de Arhens : Enrochements naturels pour cotg α = 2,5 et cotgα = 3,5 ; - Courbe 2 de LNH : Enrochements naturels pour cotg α = 2 ; - Courbe 3 de Günback : Enrochements naturels pour cotg α = 2,5 ; - Courbe 4 de Dai et Kamei : Enrochements naturels.

Figure 13 : Run-Up pour différents auteurs.

R. Lala Nirina IX

BTP 2005 Annexe

Figure 14 : Valeur de P en fonction de la composition de la structure

Figure 17 : Run-Up sur une pente lisse et imperméable ds/H’0 = 0,8 (Pente des fonds 10 %)

R. Lala Nirina X

BTP 2005 Annexe

Figure 18 : Run-Up sur une pente lisse et imperméable ds/H’0 = 2 (Pente des fonds 10 %) R. Lala Nirina XI BTP 2005 Annexe

ANNEXE 4

R. Lala Nirina XII BTP 2005 Annexe

ANNEXE 5

Calcul de stabilité de l’ouvrage annexe : Mur chasse mer

1. Stabilité du remblai :

On étudie la stabilité en fin de mise en œuvre du remblai avant la mise en œuvre du mur de chasse mer; et on prend ϕ = 35° et C = 0 car les caractéristiques du remblai gravelo-sableux utilisé sont :

3 3 - γs = 25 KN/m et W = 7,65 % donc on a γs = 22,6 KN/ m - ϕ = 35° et C = 0 De par le tableau de Taylor : β° ϕ° Ψ° θ° 90° 0 47,5 30,2 10 53 27 20 58 24

Alors avec ϕ = 35°, on a, par extrapolation, Ψ = 65,5° et θ = 19,5° : les angles critiques.

= h = D’où R 14,54m avec h= 4.5 m, hauteur du remblai. 2sinψ sin θ 2 Ainsi, les coordonnées du centre du cercle de glissement O sont :  π θ  x = R cos − + ψ  = − 12,02m o  2 2   π θ  y = Rsin  − + ψ  = 8,18m o  2 2 

Cercle de glissement du talus de remblai

R. Lala Nirina XIII BTP 2005 Annexe

Le facteur de sécurité F s’écrit : ∑ N tgϕ + C l F = i i i i ∑ Ti Q = γ S = 120 KN ϕ = ∗  ∗ ° = ∑ N i tg i 120 cos19,5 tg35 79,21 = ∑ Ti 40,06

D’où F = 1,98 > 1,5 donc le remblai est stable.

2. Stabilité du mur chasse mer :

Le mur chasse mer est un mur en béton pour servir de soutènement de la dalle de la voie piétonne et de buttage de la partie supérieure de la protection en enrochement. Et pour le calcul de sa stabilité, deux cas jugés les plus défavorables sont vérifiés.

2.1 Premier cas : en absence de la frappe des vagues

 Détermination de la poussée de terre :

3 3 Avec γd = 2,1t/ m alors on γh = 2,26 t/ m La surcharge est composée du poids propre de la voie piétonne constituée de dalle de 8 cm, légèrement armée, reposant sur une couche compactée de 0/315 et de la surcharge d’exploitation de cette dernière égale à 0,45 t/m2. D’où q = 2,5*0,10 + 0,45 = 0,7 t/m2.

Mur chasse mer

R. Lala Nirina XIV BTP 2005 Annexe

En considérant que l’angle de frottement sol- semelle δ = 0, on a : 1 − sin ρ k γ = k = = 0,271 a aq 1 + sin ρ = γ + − = + La contrainte de poussée sur l’écran est ea kaγ q kaq C kac 0,61r 0,19

Alors pour r = 0 : ea = 0,19 t (à la surface)

r = 4,5 m : ea = 2,94 t (en profondeur, juste au dessus de la semelle).

4,5 = + = Ea ∫ (0,61r 0,19)dr 7,03t 0 La poussée de terre est estimée à 7,03 t à 1,75 m par rapport au point O.

Le poids de la terre au dessus de la semelle : P = 15,26 t et à 1,25 m au dessus du point O.

L’effort de sous-pression, une pression interne due à la présence d’eau sous la fondation de l’ouvrage. Le niveau d’eau côté terre est estimé à +2,90 CM. = ∗ ∗ ∗ γ Donc on a, W Cs Ls h w

Avec Cs : coefficient de minoration tenant compte du degré plus ou moins grand de perméabilité de terrain de fondation. h : hauteur d’eau qui n’atteigne pas la semelle

Ls = 2 m : largeur de la semelle.

 Détermination de la butée (enrochement) : 1 + sin ρ k γ = = 3,69 p 1 − sin ρ = γ + − = e p k pγ q k pq C kac 9,23r

3,45 = = E p ∫ 9,23r dr 54,93t 0

La composante horizontale : EpH = 54,93 * cos (π/2 - 26,57) = 24,57 t à 1,32 m du point O.

24,57 ∗ 1,15 + 15,26 ∗ 1,25 Donc, on a F = = 3,85 >2 r 7,03 ∗ 1,75

R. Lala Nirina XV BTP 2005 Annexe

2.2 Deuxième cas : en considérant l’attaque des vagues

 Calcul de la poussée hydraulique :

La formule de CIRIA utilisée pour estimer la pression hydraulique est : F a H H = s − b ρ g h f Lp Ac

Avec hf : hauteur du mur vertical

Lp : longueur d’onde locale pour la fréquence du pic

Ac : le niveau de la berme par rapport au niveau d’eau au repos

Hs : hauteur significative a et b : coefficient empirique d’ajustement des résultats. On a :

hf = 5,45 m

Ac = 0,7 m

Hs = 3,58 m

Lp = 21,84 m pour d = 5,8 m et T = 12s a = 0,043 et b = 0,038 F 0,043 ∗ 3,58 H = − 0,038 1027 ∗ 9,81∗ 5,45 ∗ 21,84 0,7

FH = 218150 N = 21,82 t

La poussée hydraulique Pw = FH / hf = 4,2 t/m.

 Calcul de la sous-pression :

L’effort vertical résultant de la sous-pressions peut-être calculé par : = = FV (FH / h f ) Lc / 2 4,2t / m

Avec Lc = 2m largeur de la semelle.

 Calcul de la poussée des enrochements :

La poussée des enrochements est assimilée à la poussée de terre ; ainsi, on a : 1 − sin ρ k γ = = 0,271 a 1 + sin ρ = γ = ea kaγ 0,68r

R. Lala Nirina XVI BTP 2005 Annexe

ea = 0 pour r = 0

ea = 2,35 t pour r = 4 m

3,45 = = Ea ∫ 0,68r dr 4,05t 0

La poussée agissant sur le mur est EaH = 4,05 * cos (π/2 - 26,57) = 1,81 t

 Calcul de la butée de terre :

Figure 23 : Epure des efforts sur les parois du mur chasse mer

15,26 ∗ 0,75 + 96,05 ∗ 1,75 Ainsi on : F = = 3,01 > 2 r 21,82 ∗ 2,38 + 4,2 ∗ 1,33 + 1,81∗ 1,15

Sans tenir compte de son poids, le mur chasse mer est un peu surdimensionné de par la présence des enrochements qui lui servent de buttage.

R. Lala Nirina XVII BTP 2005 Annexe

TABLE DES MATIERES

REMERCIEMENTS Sommaire Liste des abréviations Liste des figures Liste des tableaux

INTRODUCTION

PARTIE I - GENERALITES SUR LA PROTECTION DU LITTORAL

CHAPITRE I – REGIME ET DEFENSE DES COTES ...... 4 CHAPITRE II – PROTECTIONS DU LITTORAL MALGACHE ...... 11 RESUME ...... 30 CHAPITRE II- LES ENROCHEMENTS DANS LES OUVRAGES ...... 46 CHAPITRE III- DESCRIPTION DE L’OUVRAGE ...... 52 A- Estimation de run-up ...... 69 CHAPITRE I- CONDITIONS NATURELLES ...... 74 CHAPITRE II- EVOLUTION DU LITTORAL ...... 81 CHAPITRE III- DIMENSIONNEMENT ...... 86 CHAPITRE IV- ETUDE COMPARATIVE DE PRIX ...... 102 RESUME ...... 109 CHAPITRE I- CADRE INSTITUTIONNEL ET LEGISLATIF DE L’ENVIRONNEMENT A MADAGASCAR ...... 110 CHAPITRE II- CONTEXTE ET JUSTIFICATION DU PROJET : ...... 114 II- DELIMITATION DE LA ZONE D’ETUDE : ...... 117

RESUME ...... 140

CONCLUSION BIBLIOGRAPHIE ANNEXES

R. Lala Nirina BTP 2005

Nom : RAKOTONAIVO Prénoms : Lala Nirina Adresse : Lot C-138/3702 Chatel IV Ambalapaiso Fianarantsoa Téléphone : 032 07 515 22

TITRE : Ouvrages en enrochements en protection du littoral à Madagascar

Nombre de pages : 135 Nombre de tableaux : 17 Nombre de figures : 23 Nombre de page annexes : 17

RESUME :

Le présent ouvrage se rapporte à l’étude des enrochements des ouvrages longitudinaux (digue à talus) en protection du littoral à Madagascar. Différentes méthodes de dimensionnement du poids des blocs sont évoquées pour optimiser la valeur à prendre. Cette approche nous a facilité le choix des caractéristiques à prendre en compte. L’érosion des côtes malgaches préoccupe depuis quelques années le gouvernement malgache et comme la protection en enrochement est de pratique, la présente étude est un document de référence chez les professionnels des Travaux Publics ainsi qu’aux étudiants. En effet, ce document porte principalement sur la conception et le dimensionnement de l’ensemble des ouvrages dont la structure s’apparente à celle d’une digue à talus. Il peut donc s’agir d’une jetée à talus ou d’un épi en enrochements.

Rubrique : Ouvrage longitudinal Mots clés : Enrochement, Houle, Run-Up, Déferlement. Rapporteur : RAKOTOARIVELO Rivonirina Encadreur : RABARY Germain