Study of swash motion in an embayed beach based on observations and phase-resolving wave modeling - Case of the Grande Plage of Biarritz
Étude de la dynamique du jet de rive dans une plage de poche à partir d’observations et de modélisation numérique à phase-résolue - Cas de la Grande Plage de Biarritz
Résumé
Due to the ever growing anthropogenic pressure at the coast and the perspectives of sea levelrise, coastal hazards such as overtoping are more threatening than ever. In this context, accurateestimations of the wave contributions to the total water level (TWL) at the shoreline, namelythe run-up, are crucial for coastal engineers and those involved in coastal zone managementand engineering design. In this work, we propose to investigate wave run-up in an urban-ized embayed beach based on observations and phase-resolving numerical modeling. First, thephase-resolving model based on the Boussinesq equations BOSZ is validated against laboratoryLiDAR measurements to provide an extensive validation and sensitivity analysis. Then, themodel is applied to the real configuration of the Grande Plage of Biarritz, a complex urbanizedembayed beach. A data-set from a 3-day field campaign carried out in 2018 including pressuremeasurements and video-derived run-up data is utilized for the model validation. These ap-plications demonstrate that the model reproduces wave transformations and subsequent swashmotions reasonably well. The validated model results and observations are then used to investi-gate the swash motions, under varying conditions of waves and tide. Results show that the tidallevel played a key-role in the swash dynamics. At low tide, the conditions were dissipative andthe swash was dominated by the infragravity motions. At high tide reflective conditions wereobserved with a domination of the short-wave frequencies. These changes are explained by thedouble-slope profile where a low sloping area is found in the intertidal zone and a steep slope onthe foreshore. The tidal modulation also influenced the dissipation of infragravity waves, whichwere found to dissipate energy substantially at low tide through breaking, while at mid andhigh tide standing wave patterns, characteristic of shoreline reflection, were observed. Underenergetic conditions the influence of the tide was minimized as the large waves tended to breakon the low sloping portion, regardless of the tide. These results highlight the complexity of theswash behavior in 3D conf
Dans le contexte de la montée des eaux associée au réchauffement climatique et d’une pression anthropique dans les zones côtières toujours plus forte, une bonne compréhension et modélisation du niveau d’eau total à la côte sont primordiales pour anticiper au mieux le risque côtier et déployer à temps des solutions efficaces. En particulier, l’action des vagues appelée jet de rive joue un rôle important le long des côtes exposées aux houles océaniques. Dans cette étude, nous avons étudié la dynamique du jet de rive dans une plage de poche urbanisée à forts enjeux car soumise aux aléas submersion. Cette étude s’appuie sur de la modélisation numérique à phase-résolue ainsi que des observations. Dans un premier temps, le modèle numérique est validé sur un jeu de données issu d’une expérience en canal à houle. Ensuite, le modèle est appliqué au cas réel de la Grande Plage de Biarritz, et est comparé à des mesures de pression pour les vagues et à des mesures vidéo-métriques pour le jet de rive. Ces applications démontrent les performances du modèle pour estimer le jet de rive, y compris dans un cas réel complexe comme celui de la Grande Plage. Ensuite, les résultats du modèle validé et les observations sont utilisés pour analyser les processus physiques observés à la Grande Plage. Il a tout d’abord été montré que la marée a un impact significatif sur le jet de rive. Á marée basse des conditions dissipatives sont observées où le jet de rive est dominé par les ondes infragravitaires en raison de la faible pente dans la zone de déferlement (2%). Á marée haute, la forte pente présente dans la fin de la zone subtidale et la zone supratidale génère des conditions plutôt réflectives avec une domination des ondes courtes du jet de rive. Cette variation du niveau d’eau a aussi poureffet de moduler la dissipation d’énergie associée aux ondes longues. Pour de faibles niveaux d’eau une dissipation de l’énergie de la bande infragravitaire croissante avec la fréquence est observée, suggérant une dissipation des ondes longues par déferlement. Á l’inverse, à marée haute la forte pente a pour effet de ne plus totalement dissiper l’énergie et un régime nodal estmis en place dû à la réflexion des ondes à la côte. Dans des conditions énergétiques, les vagues ont tendance à déferler en partie sur la pente douce qu’importe le niveau d’eau, réduisant la modulation tidale. Ces résultats montrent la complexité du comportement du jet de rive dans des configurations tridimensionnelles et le potentiel des modèles à phase-résolue pour capturer ces processus.
Origine : Version validée par le jury (STAR)