Risques – Nouvelle-Aquitaine - Le projet EZPONDA (« falaise » en basque) : une étude des mouvements de terrain du littoral basque en vue de mieux comprendre le recul des falaises et l’impact aux ouvrages de défense contre la mer.

Un projet de recherche multipartenaire en appui aux collectivités

Sur un linéaire d’environ 40 km, la Côte Basque est constituée de différents morphotypes littoraux passant d’une côte sableuse à des côtes rocheuses à falaise, plus ou moins artificialisées. La côte rocheuse à falaise caractérisée par des lithologies sédimentaires détritiques et carbonatées, présente des instabilités gravitaires hétérogènes.

Si l’ensemble de la côte est particulièrement urbanisé et très fréquenté, les hauts et les pieds de falaises sont également concernés exposant ainsi les personnes et les biens à l’aléa mouvements de terrain.

Photographie oblique prise dans le secteur des glissements de la corniche de Bidart au Sud de la baie d’Erretegia, commune de Bidart (©Observatoire de la Côte Aquitaine)

En collaboration avec les communes littorales, la CAPB met en œuvre depuis 2017 un programme d’actions visant à s’adapter aux aléas d’érosion côtière et submersion marine sur les 20 à 40 prochaines années. Il est proposé grâce à un outil commun : la « Stratégie locale de gestion des risques littoraux » (https://www.communaute-paysbasque.fr/vivre-ici/cadre-de-vie/la-gestion-des-risques-cotiers).

Le projet de recherche Ezponda s’inscrit dans le volet « amélioration de la connaissance » de cette stratégie locale collaborative. Il est issu des réflexions menées par le Groupe d’Intérêt Scientifique (GIS) « Littoral Basque » qui est un outil partenarial souple et transfrontalier crée en 2013. Ce GIS réunit les collectivités et les organismes scientifiques publics et privés de la côte basque franco-espagnole. Ses membres œuvrent ainsi conjointement pour construire et piloter des projets de recherche mettant en adéquation les besoins des collectivités de la côte basque en matière de gestion du littoral et les propositions de la communauté scientifique.

En réunissant un pool de compétences élargi, le projet EZPONDA mobilise les compétences d’organismes tels que le CEREMA, le SHOM, le BRGM, l’Université de Pau et des Pays de l’Adour, l’Université de Toulouse, l’Université de La Rochelle, le lycée Cantau (licence 3 pro géomètre–topographe), les réseaux d’observation scientifique SONEL et DYNALIT validés par le CNRS, le Conseil Départemental 64, la Région-Nouvelle Aquitaine et la Communauté d’Agglomération du Pays Basque.

Avec l’ensemble des compétences mobilisées auprès de ces organismes, EZPONDA apportera des connaissances scientifiques inédites et permettra aux pouvoirs publics de la côte basque de disposer de nouveaux outils scientifiques. Les résultats obtenus, permettront également d’appréhender les effets du changement climatique à l’échelle locale du Pays Basque. Pour ce faire, des passerelles seront faites avec l’Observatoire de la Côte Aquitaine afin de transmettre ces nouvelles connaissances à l’échelon régional.

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Objectifs du projet de recherche EZPONDA

Le projet de recherche EZPONDA a démarré en 2019 pour une durée de 4 ans. Avec l’ensemble des partenaires associés qui apporteront chacun leur pierre à l’édifice, les objectifs du projet sont de :

1. Caractériser et quantifier les paramètres continentaux, littoraux et marins à l’origine de l’érosion des falaises rocheuses de la côte basque et de l’endommagement des ouvrages de défense ;

2. Mesurer et suivre le comportement des falaises et des ouvrages de défense côtière face à différentes conditions météo-océaniques ;

3. Mettre en perspective les études et les données « court-terme » avec l’étude des phénomènes et des changements « long terme » (niveaux extrêmes, remontée du niveau marin, etc.) ;

4. Développer des modèles de prévision de l’occurrence des instabilités/déclenchements des mouvements et d’évaluation de l’endommagement des ouvrages de la côte basque.

Dans le but de répondre à ces objectifs, des travaux spécifiques mobilisant les compétences spécialisées de chacun des partenaires sont proposés. Le contour des 5 grands axes du projet EZPONDA sont présentés ci-dessous.

Simulation numérique de l’haloclastie[1] et validation expérimentale :

Organismes Partenaires : UPPA – G2MP

Cette tâche vise à proposer un outil numérique physiquement fondé et capable de représenter les couplages complexes et multi-échelles mis-en-jeu lors de l’haloclastie. La finalité est l’obtention d’un modèle permettant de prédire la microfissuration et la diminution des propriétés mécaniques du milieu poreux soumis à la cristallisation des sels.

Schéma de principe de l’outil numérique proposé avec couplages multi-échelles (Source : UPPA, G2MP)

Action mécanique des vagues et recul des falaises rocheuses – action de sape en pied de falaise, projections de blocs en pied de falaise

Organismes Partenaires : Université de Toulouse – GET, UPPA – SIAME, réseau Dynalit

Développement d’un modèle numérique à haute résolution retranscrivant l’action érosive des facteurs marins sur les falaises rocheuses de Socoa

Des webcams seront installées en sommet de falaise sur le site de Dynalit-Socoa. Ces webcams permettent d’imager la surface de la mer, la falaise et les blocs à son pied, permet de reconstituer l’état de la mer (hauteur, période et direction de la houle), de caractériser le mouvement des blocs afin de les croiser avec les informations sur l’hydrodynamique, ce qui permettra de comprendre comment se fait cette mise en mouvement, et quantifier sous quel état de mer les blocs bougent en fonction de leur taille voire de leur forme.

Localisation et vue du site d’étude Dynalit situé dans le secteur du fort de Socoa (commune de Ciboure, source UPPA/SIAME)

Endommagement des ouvrages côtiers

Organismes Partenaires : UPPA/SIAME – CEREMA – CAPB

Les processus d’érosions actifs sur les roches sont certainement similaires à ceux qui agissent sur les constructions côtières. Dans cette tâche le but est de mieux comprendre ce lien en focalisant la recherche sur un ouvrage côtier très sollicité : la digue de l’Artha (entrée de la baie de Saint Jean de Luz). Dans le cadre du projet Poctefa MAREA, les sollicitations mécaniques sur l’ouvrage sont mesurées en temps réel et avec une bonne résolution spatio-temporelle par des capteurs de pression d’impact disposés sur le caisson.

Ponctuellement, des mesures complémentaires sont réalisées telles que des mesures du champ de vagues en amont de l’ouvrage, des mesures optiques de la forme de la vague en profil, des mesures acoustiques. Nous souhaitons compléter ce dispositif unique en France et à l’international, par des mesures de mouvement des blocs de carapace.

A gauche : projet d’instrumentation de l’ouvrage constitué par la digue d’Artha avec mise en place de capteurs d’impact (1), d’arrachement (2), mesures temps réel du mouvement d’un ou plusieurs blocs (3), mesures vidéo à marée basse (4), suivi régulier de l’état de surface (5) et mesure acoustique (6), (source LP GEO 3D).

A droite : photo représentant l’impact de la houle sur la digue d’Artha (©François Trinel)

Modéliser les glissements de terrain en tenant compte de l’ensemble du système « influences continentales – falaises – estran – influences marines »

Organismes Partenaires : BRGM – G2MP – SIAME – GET – CEREMA

Cette tâche s’attachera à étudier la dynamique des mouvements de terrain sur deux tronçons de la côte rocheuse basque, d’intérêt prioritaire au regard de l’activité mouvement de terrain (intensité, typologie) et des enjeux potentiellement exposés :

1. Le secteur de la Corniche sur le tronçon « pointe de Socoa / rond-point RD912-RD913 » (communes de Ciboure et Urrugne);
2. Le secteur de la Falaise de la Corniche (commune de Bidart)

Dans les deux cas, une analyse des facteurs intrinsèques d’instabilité sera mise en place par une étude géologique de détail associant travail de terrain et analyses des données topographiques haute résolution. Une campagne de levés géophysiques sera réalisée pour améliorer la connaissance du contexte géologique et structural.

Une caractérisation géotechnique des formations en présence est prévue par le biais de prélèvements / essais in situ / essais de laboratoire.

Une amélioration de la connaissance sur le fonctionnement hydrogéologique du système (fonctionnement nappe libre, présence d’un aquifère plus profond et communication éventuelle avec la nappe superficielle, influence éventuelle du niveau marin, etc.).

Concernant l’examen des facteurs extrinsèques, l’objectif est de faire le bilan des apports hydriques de la falaise et de ses sollicitations thermomécaniques et d’en quantifier les conséquences sur le massif (circulations d’eau, degré de saturation des roches, etc.). Une meilleure connaissance du fonctionnement météo-hydrogéologique permettra aussi de mieux contraindre ces phénomènes et d’identifier leur rôle (installation d’une station météo, mesures de contrastes thermiques, installation de piézomètres, de fissuromètres, etc.).

Exemple d’un suivi temporel de l’évolution de la Corniche de Socoa : glissement banc sur banc (©V. Regard)

Analyse, vectorisation et valorisation des données marégraphiques anciennes de Socoa

Organismes Partenaires : Université de la Rochelle – LIENSs – réseau SONEL, SHOM, CAPB

Les données relatives à l’étude du niveau de la mer ne sont disponibles que depuis 1950 en ce qui concerne la côte basque. Ce sont ainsi des reveux statistiques qui simulent les niveaux d’eau pour modéliser, par exemple, les risques de submersion marine ainsi que leur probabilité d’occurrence. Ainsi, les données historiques de mesure et d’observations du marégraphe du port de Saint-Jean-De-Luz disponibles au SHOM sont précieuses pour valider les modèles développés dans le cadre du présent projet en préalable à leur utilisation pour la prospective.

Principe du marégraphe enregistrant les variations du niveau de la mer et exemple d’un marégramme enregistré à Socoa en janvier 1943 (archive SHOM)

Rôle et implications du BRGM dans EZPONDA : étude, identification et modélisation des processus gravitaires et hydro-gravitaires des falaises

Dans le cadre de sa collaboration au projet EZPONDA, le BRGM cherche à étudier les dynamiques d’érosion des falaises à travers l’examen des facteurs érosifs continentaux (facteurs de prédisposition, effets climatiques / météorologiques).

L’objectif final du volet de cette étude est d’apporter une amélioration significative dans la compréhension des conditions de déclenchement des mouvements de terrain en intégrant les forçages continentaux et océaniques développés par ailleurs dans le cadre d’EZPONDA. Il s’agit également de progresser significativement dans la prédictibilité des instabilités à travers des modèles adaptés aux environnements physiques spécifiques de la côte Basque.

La côte Basque : une diversité de la géologie et des instabilités gravitaires

Les falaises du littoral basque français présentent une géologie variée : flyschs plus ou moins gréseux, flyschs à silex, calcaires, marnes, marno-calcaires, etc. Sur la côte Basque, ces couches géologiques sont souvent marquées par une stratification[1] qui permet de repérer leur pendage (situé entre 25° et 90°). Cette structuration liée à la surrection de la chaine des Pyrénées offre une morphologie typique et caractéristique, par exemple dans le secteur de la Corniche de Socoa et Urrugne.

Diversité géologique de la côte Basque : Flysch Marno-gréseux de Socoa développant un pendage d’environ 45° vers le Nord-ouest (à gauche), limite entre les marnes de Bidart et les formations superficielles (à droite), (©P. Bourbon)

Ces roches, qui constituent le substratum, sont parfois altérées[1] en surface. Cette altération peut modifier leur comportement mécanique de manière plus ou moins marquante. Par ailleurs, dans certains endroits de la côte Basque, ces roches sont surmontées par des formations géologiques superficielles plus récentes constituées de sables à galets plus ou moins argileux.

Une typologie géomorphologique du littoral basque a été définie par le BRGM dans le cadre de travaux pour l’Observatoire de la Côte Aquitaine (Genna et al., 2004). En fonction du comportement mécanique des roches et de leur mode de dégradation, cinq types de falaises ont été déterminés (voir tableau ci-dessous).

Tableau de présentation des différents types géologiques de falaise identifiés sur la côte Basque (Genna et al., 2004)

La diversité de la géologie au sein des falaises de la Côte Basque entraine une variabilité des mécanismes pouvant être mis en jeu et donc de la typologique des instabilités gravitaires associées. Les principaux types de mouvements de terrain rencontrés sur la Côte Basque sont 1/ les glissements le long d’une surface de rupture (ils peuvent être plans, circulaires, bancs sur bancs, etc.) et 2/ les éboulements (écroulement, chutes de blocs isolés, etc.).

Un focus proposé sur deux sites emblématiques

Face à la diversité géologique de la côte Basque ainsi qu’à la variété dans la typologie des mouvements de terrain qui y sont rencontrés, le projet EZPONDA prévoit la réalisation de deux études détaillées sur les sites de Socoa (communes de Ciboure et d’Urrugne) et de Bidart. Dans les deux cas, ils sont soumis à de forts enjeux de sécurité pour la Communauté d’Agglomération du Pays Basque ainsi que sur les communes sur lesquelles ils se trouvent.

Localisation des deux sites ciblés pour l’étude : Socoa au sud-ouest et Bidart au nord-est (©GoogleEarth)

Ces deux sites sont très dissemblables du point de vue de leur géomorphologie et de leur dynamique d’évolution. L’étude détaillée de ces deux sites présente donc l’intérêt de pouvoir proposer des investigations ciblées et adaptées à leur contexte. Les deux sites ainsi que leurs principales caractéristiques sont présentés ci-après.

Site de Socoa : le flysch de la corniche Basque

Le site de Socoa s’étend depuis le secteur du fort de Socoa à l’est/nord-est, jusqu’à un secteur situé à quelques dizaines de mètres du niveau du giratoire, à l’ouest/sud-ouest.

Vue de la partie est du site de SOCOA centrée sur le Sémaphore (©Observatoire de la Côte Aquitaine, Olivier Chaldebas, ULM Sud Bassin, 2018)

D’un point de vue géologique, le site de Socoa est un vaste monoclinal constitué par des flyschs marno-calcaires dits de « flyschs de Socoa » du Crétacé supérieur moyen (Coniacien à Santonien). Il s’agit d’une formation qui présente de forts contrastes lithologiques avec notamment une succession de niveaux à dominance gréseuse ou marneuse d’un à plusieurs dizaines de centimètres.

Dans ce secteur de la côte Basque située au sud-ouest de la baie de St-Jean-de-Luz, la dynamique des mouvements de terrain est essentiellement de type glissements rocheux (banc sur banc) mais aussi glissements d’altérites superficiels. Cette dynamique est potentiellement influencée par la présence de cavités, zones de sous-cavage, circulation des eaux météoriques ou souterraines, formations superficielles, etc.

Zone instable montrant une succession de glissements bancs sur bancs en cours d’évolution et exposant la route de la corniche dans le secteur de Socoa (d’après Grabenstaetter et al. 2014)

Déstabilisation de la falaise de Socoa par glissement superficiel de formations altérées (d’après BRGM/RP-61119-FR, cliché Balloïde Photo)

Site de Bidart : la corniche de la falaise

Le site de Bidart s’étend depuis la plage du Centre au lieu-dit « les Embruns » jusqu’à la baie d’Erretegia au Nord.

Vue de l’ensemble du site de Bidart (©Observatoire de la Côte Aquitaine, Olivier Chaldebas, ULM Sud Bassin, 2018)

Le secteur des falaises de la corniche de Bidart offre le contexte géomorphologique parmi les plus pénalisants de la côte basque, avec une hauteur de falaise pouvant atteindre jusqu’à 70 mètres et offrant des pentes comprises entre 40° et 90°.

La géologie est relativement hétérogène à l’échelle du site : il s’agit de formations marneuses, marno-calcaires à calcaires du Crétacé supérieur terminal (Campano-Maastrichtien). Elles sont tectoniquement relevées et parfois même sub-verticalisées.

On y observe de l’altération en tête de ce substratum qui est surmontée par une couverture de sables et d’alluvions du Pliocène et du Quaternaire (sables et galets). Toutefois, cette épaisseur de formations superficielles est variable tout au long du linéaire.

Cette diversité entraine une grande mixité dans les phénomènes observés (mouvements affectant à la fois les niveaux rocheux et les terrains superficiels meubles). On y observe une activité récurrente avec une typologie, une intensité ainsi qu’une dynamique des mouvements de terrain également très diversifiées (glissements rotationnel profond, glissements-coulées, glissements sur surface plane de matériaux rocheux et meubles, ravinement, chutes de blocs / éboulements).

Photographie prise au niveau du glissement des embruns à l’extrémité sud-ouest du site de Bidart, illustration d’un glissement rotationnel (©Observatoire de la Côte Aquitaine, Olivier Chaldebas, ULM Sud Bassin, 2018)

Photographie prise au pied du glissement de la Corniche à Bidart illustrant le phénomène de coulées avec déplacement de sable des formations superficielles et des marnes du substratum (Crédit photo L. Guillen)

Photographie illustrant le phénomène de ravinement en aval d’un glissement (glissement de la Falaise de la corniche, Bidart), pouvant affecter un versant et conduisant à sa déstabilisation.

Les actions envisagées sur les deux sites dans le cadre d’EZPONDA

La réalisation de nouvelles acquisitions de données sont prévues sur les deux sites. Elles sont brièvement résumées dans le tableau ci-dessous :

Tableau de présentation des différentes acquisitions prévues dans le cadre du projet EZPONDA

Schéma conceptuel et d’instrumentation piézométrique à Bidart – BRGM, 2019

Ces acquisitions permettront principalement de :

1. Disposer de levés topographiques de précision à des pas de temps rapprochés et régulier.

> Ce type d’acquisition permet de qualifier la phénoménologie des départs de roche et de quantifier les volumes mobilisés (détection de changement des surfaces visibles et dans les rentrants (cavités Sémaphore)

2. Réaliser des campagnes de mesures géophysiques complémentaires à celles déjà disponibles (ex. : Earthlab, campagne sismique OCA) : profils longitudinaux et transversaux (sismique MASW, sismique réfraction, sismique passive), dispositif de polarisation spontanée, profils électriques, etc.

> Les données acquises permettront de :

i. Compléter notre connaissance de la géométrie 3D du sous-sol (interfaces formations superficielles / substratum +/- altéré) ;

ii. Mettre en évidence des zones décomprimées et/ou de faibles caractéristiques mécaniques en arrière-falaise ;

iii. Mettre en évidence de flux hydriques (invasion marine en marée montante, apports continentaux) ;

iv. Orienter l’implantation du forage carotté ;

3. Caractériser les paramètres géotechniques des matériaux impliqués dans la déstabilisation (en lien avec l’UPPA, laboratoire du SIAME) ;

4. De disposer d’équipements piézométriques avec enregistrement en continu (en lien avec données météo station MF du Sémaphore).

Des mesures complémentaires telles que des mesures de l’ensoleillement, le suivi de déplacement par capteurs extensométriques et clinométriques (secteurs Sémaphore), etc., réalisées à l’occasion de campagne de terrain permettront également de :

• Contraindre l’influence thermique sur le massif (température ambiante, ensoleillement direct, échauffement du massif, mesures de déplacement de la surface) ;
• Contraindre l’effet hydrologique dans le déclenchement d’instabilités (niveau piézométrique, échanges mer/continent dans les fractures induisant de l’hydroclastie par humectation / dessiccation dans la zone de marnage)

[1] GIS Littoral Basque : Groupement d’intérêt scientifique transfrontalier, créé en 2013, réunissant collectivités et organismes scientifiques de la côte Basque et visant à développer de nouvelles recherches sur le littoral basque afin d’améliorer les connaissances scientifiques et pour apporter une aide à la décision opérationnelle.

[2] L’haloclastie est un processus de désagrégation de la roche ou des pierres d’œuvre lié à la cristallisation de solutions salines. Ce processus de météorisation est particulièrement efficace dans les zones côtières ainsi que dans les déserts (milieux très riches en sels).

[3] Stratification : superposition de strates (une strate géologique correspond à un ensemble sédimentaire plus ou moins homogène compris entre deux surfaces approximativement parallèles).

[4] Altération : actions de transformation d’un minéral ou d’une roche entrainant une modification des propriétés physico-chimiques des minéraux et des roches (actions mécaniques, météoriques, biologique, hydrologiques, etc.).

Bibliographie

Aubié S. en collaboration avec M. Peter-Borie et A. Genna (2007) : Atlas cartographique des phénomènes naturels et des caractéristiques géologiques du littoral de la côte Basque. Rapport BRGM/RP-55262-FR, 30 illus., 3 ann., 16p.

Flageollet I-C. (1989) – Les mouvements de terrain et leur prévention, Masson, Paris

Garnier C., Millescamps B. (2014) – Agglomération Sud Pays Basque : Évaluation de l’aléa érosion côtière en 2023 et 2043 dans le cadre de la stratégie locale de gestion de la bande côtière. Rapport final. BRGM/RP-63588-FR, 66 p., 63 fig., 2 tab., 3 ann.

Garnier C., Millescamps B. (2014) – Agglomération Côte Basque Adour : Évaluation de l’aléa érosion côtière en 2023 et 2043 dans le cadre de la stratégie locale de gestion de la bande côtière. Rapport final. BRGM/RP-63780-FR, 78 p., 78 fig., 5 tab., 4 ann.

Genna A., Capdeville J.P., Mallet C., Deshayes L. (2004). Observatoire de la côte Aquitaine – Etude géologique simplifiée de la Côte Basque. BRGM/RP-53258-FR, 42 p., 25 ill.

Grabenstaetter L. avec la collaboration de C. Garnier et A. Hoareau (2014). Suivi de l’exposition aux mouvements de terrain de la route de la Corniche, commune d’Urrugne (64) – Etat des lieux Avril 2014. Rapport final. BRGM/RP-63993-FR, 53 p., 46 fig., 1 tab, 3 ann.

Olivier M., Monod B., Sedan O., (2012). Projet DO-SMS : utilisation du logiciel ALICE pour l’élaboration de carte d’aléa glissement de terrain (No. RP-60249-FR). BRGM.

Thiéry Y., Garnier C., Bitri A., Samyn K., (2016). Mouvement de terrain sur la côte basque : caractérisation des formations superficielles et évaluation de l’aléa par modèle à base physique.