Observer le mascaret sur la Dordogne à Saint-Pardon

Eléments de contexte

L'opération mascaret 2013 a été organisée autour le l'observation, de la mesure et de la modélisation des mascarets qui se sont produits entre le 18 et le 21 septembre 2013 à Saint-Pardon sur la Dordogne.

Les principales observations qui ont été collectées proviennent par la descente de la rivière en surfant le mascaret, au survol du drone de l'IFSTTAR ainsi que des observations qualitatives qui ont été notées par les étudiants en master 2 Ingénierie et gestion de l’eau et de l’environnement de l’Université de Limoges.

Surfer le mascaret : une source d'informations de première main

La vidéo ci-dessous fut enregistrée le samedi 21 septembre 2013 sur la Dordogne à Saint-Pardon. Le coefficient de marée était de 101 et le débit de la Dordogne de 118 m3/s. Les 3 fenêtres sont "quasi" synchrones et correspondent à des caméras placées sur la berge (demi-écran inférieur), sur une perche au bout d'une tige de 1 mètre positionnée par la personne positionnée en avant d'un kayak et enfin sur le casque du pilote du kayak positionnée sur son casque (donc à une hauteur d'environ 1 mètre de la surface (écran supérieur gauche. Le suivi approximatif du kayak est affiché sur l'écran supérieur droit.

A partir de la visualisation de cette vidéo, nous pouvons faire ressortir quelques éléments qualitatifs, qui pourront être confirmés par les observations des étudiants et nous feront quelques calculs "de coin de table" pour quantifier certaines grandeurs.

Fil'gouv

Observations qualitatives

Observer le mascaret n'est pas aussi aisé qu'il peut paraître a priori. C'est un phénomène qui ne se laisse pas facilement approcher pour plusieurs raisons. Il s'agit en effet d'un train d'ondes, donc de plusieurs vagues qui n'ont pas forcément les mêmes caractéristiques, qui se propagent dans le temps et dans l'espace en se déformant en fonction essentiellement de la bathymétrie locale.
Les premières observations que nous en tirons sont les suivantes:

• La forme des vagues et très dépendantes de la bathymétrie. Elle semble augmenter en arrivant devant Saint-Pardon (le pilote du kayak dit aux surfer que la vague va se creuser).
• la longueur d'onde semble plus grande au départ dans les hauts fonds qu'à Saint-Pardon
• à la sortie du coude du lieu-dit "la rivière", le front d'onde semble se diviser en deux :

• un front rive gauche assez rapidement déferlante qui se propage le long de la berge
• un front rive droite qui "traverse" la rivière et se dirige tout droit vers Saint-Pardon : c'est la vague des surfeurs qui connaissent bien le site

• les conditions de déferlement sur les crêtes de vague varient dans le temps et dans l'espace
• les bords des berges sont soumis au déferlement des vagues et donc à l'érosion
• le sillage des surfeurs se propage sur plusieurs vagues
• l'ouvrage de protection de Saint-Pardon, qui reçoit la vague en provenance de la rive droite a un effet de réflexion et provoque la déstructuration du train d'onde dans ce secteur, phénomène amplifié ensuite par la zone de hauts fonds situé rive gauche à l'aval du quai de Saint-Pardon
• le mascaret s'accompagne d'une forte mise en suspension des vases : la couleur de l'eau brunâtre se voit bien ainsi que la pellicule qui reste sur les combinaisons des surfeurs.

Quelques calculs de coin de table

De ce que nous pouvons observer, nous pouvons en déduire les évaluations suivantes :

• la longueur de la descente a été de 8 mn 45s sur une distance de 2,6 km, ce qui donne une vitesse de propagation d'environ 18 km/h = 5 m/s
• la vitesse de propagation d'une onde en petite profondeur suit la loi $ V=\sqrt{gH} $ où H est la profondeur d'eau. Nous en déduisons une profondeur moyenne théorique sur la trajectoire du mascaret H = 2,5 m ce qui correspond bien aux petits fonds en amont après la sortie du coude (inférieur à 2 m) et dans le secteur aval de Saint-Pardon également. A centre de la rivière, les profondeurs sont plus importantes (carte bathymétrique).
• à la hauteur de Saint-Pardon, nous pouvons estimer la longueur d'onde à environ 4 longueurs de kayak, soit environ 6 m
• la cambrure moyenne nous est donnée par H/L compris entre 0,25 (profondeur de 2m) et 0,5 (profondeur de 4m, ce qui est inférieur au critère de déferlement de Miche (H/L=0,8), ce qui explique que l'on observe peu de zone de déferlement: les déferlements étant principalement dus au sillage des surfers.

Recommandations

Cette approche qualitative a été rendue possible par le suivi synchrone de 3 caméras, qui peut être amélioré :

• le suivi aérien par drone indiquera ainsi beaucoup plus précisément la propagation déformation dans l'espace et le temps. Un plus serait évidemment de restituer la topographie 3D en temps réel de la surface du mascaret.
• les mesures à proximité de la berge ne peuvent donner qu'une indication locale du processus qui est très influencé par les conditions locales (déferlement, réflexion de l'onde...)

Survol du drone de l'IFSTTAR

A compléter par JM Tanguy + Jean-Luc Sorin Ajouter Film IFSTTAR du drone + film interviews des pilotes + commentaires

Observations des étudiants

A compléter par EPIDOR Ajouter en appui des observations des photos Les films sur les mesures seront intégrées dans la page "Mesurer le mascaret"