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Infrastructure de calibre mondial pour prévenir l’érosion du littoral

Un labo qui fait des vagues
24 avril 2014 // par Joël Leblanc

Au Québec, les tempêtes côtières peuvent être dévastatrices. Parlez-en aux résidants du Bas-Saint-Laurent et de la Gaspésie, qui se souviendront longtemps de la grande marée du 6 décembre 2010. La mer s’est déchaînée et a littéralement grugé les rivages, forçant l’évacuation de centaines de résidents dont les maisons risquaient d’être démolies par les déferlantes. Les gens du coin appellent cet épisode « notre 11 septembre », en référence aux attentats de 2001 à New York, tellement il a changé leur perception de cette mer qu’ils côtoient tous les jours. Ce n’est qu’un exemple de l’érosion qui grignote lentement mais sûrement les côtes du Québec et du reste de la planète. Et c’est pour trouver des façons de s’attaquer à cette problématique que le Laboratoire hydraulique environnemental du Centre Eau Terre Environnement de l’INRS a vu le jour.

 

Avec ses 120 mètres de long, 5 mètres de large et 5 mètres de profondeur, le canal est la cinquième plus grosse infrastructure de ce genre au monde. « On compte sur les doigts d’une main les canaux hydrauliques de cette envergure », précise la professeure Jannette B. Frandsen, responsable scientifique de ce laboratoire de calibre international financé à parts égales par les gouvernements canadien et québécois. « Je crois que je n’avais pas réalisé l’ampleur des installations lors de mon entrevue d’embauche, se rappelle l’ingénieure d’origine danoise spécialiste de la dynamique des fluides. J’ai eu une belle surprise à mon arrivée à Québec quand j’ai visité pour la première fois le laboratoire où j’allais travailler. » Et avec raison : discrètement situé dans le Parc technologique du Québec métropolitain malgré ses proportions de titan, le laboratoire est un long canal creusé dans le sol que l’on remplit d’eau pour simuler la houle.

 

« Le canal en lui-même n’est pas spécialement sophistiqué, continue la chercheure. Ce qui l’est, c’est le batteur à houle qui génère les vagues. » Alors que la plus grande partie du canal est en plein air, son extrémité nord, où niche le fameux batteur à houle, est protégée des intempéries par un grand hangar. C’est là, à l’étage supérieur, que se trouve le poste de commandement, offrant un point de vue privilégié autant sur le bassin extérieur que la machinerie intérieure. L’imposant batteur à houle laisse voir ses entrailles : moteurs et tuyaux hydrauliques s’enchevêtrent derrière un grand panneau mobile en acier (regarder la vidéo pour voir le canal en action). Lorsqu’il est en marche, le panneau, qui est plutôt un mur vertical de 5 mètres par 5 mètres, avance et recule dans l’eau à une vitesse et à une cadence déterminées par l’opérateur, créant des vagues bien régulières, de la hauteur et de la fréquence voulues. « Nous pouvons générer une houle équivalente à des vagues naturelles de 4 mètres de haut, explique Jannette Frandsen, ou l’équivalent d’une forte tempête, comme celles qui s’abattent au Québec. On peut même faire varier le niveau d’eau dans le canal pour recréer l’effet des marées et s’approcher encore un peu plus de la nature. »

Jannette Frandsen INRS canal hydrauliqueJannette Frandsen INRS canal hydraulique

C’est au sud du bassin, c’est-à-dire à son extrémité libre, qu’on recrée la « plage » sur laquelle s’abat la houle. Sable, gravier, enrochement, pente forte ou douce, les chercheurs peuvent tester tout ce qui leur vient à l’esprit. « Nous pouvons recréer l’action de plusieurs tempêtes en accéléré, explique la professeure Frandsen. Par exemple, nous mettons en place une plage puis nous l’assaillons de vagues de 1,3 mètre toutes les 6 secondes, durant 30 heures. C’est l’équivalent de 10 tempêtes naturelles. » En comprenant davantage la dynamique des plages sous l’assaut des grosses vagues, les scientifiques sauront mieux comment les aménager pour minimiser les dégâts et ralentir l’érosion. Avec ces expériences, les chercheurs auront une idée plus précise de la façon dont on pourrait aménager certains rivages pour limiter l’érosion. Et parce qu’il est doté de dizaines de capteurs qui mesurent en continu la vitesse de l’eau et sa hauteur, le canal offre bien d’autres opportunités. « Nous pouvons aussi tester l’efficacité de nouveaux modèles de brise-lames, confirme la chercheure, ou encore vérifier la solidité de structures, comme des piliers de ponts ou des petites embarcations. »

 

Partie de son Danemark natal pour travailler au Royaume-Uni en 1991, Jannette Frandsen avait alors dit à sa famille : « On se revoit dans un an! ». Vingt ans plus tard, elle n’est toujours pas rentrée, son expertise en dynamique des fluides et en génie des structures l’ayant fait voyager au gré des contrats. Du Royaume-Uni à la Louisiane, de l’Australie à l’Espagne, d’Hawaï à la Norvège, elle a travaillé sur le design de plateformes pétrolières pour des firmes privées, enseigné dans des universités, fait de la recherche... « Je suis arrivée à Québec en mai 2013. Mais avant d’avoir ce poste, je n’avais jamais entendu parler de recherche sur l’érosion côtière made in Québec. Les travaux réalisés ici ne sont pas connus ailleurs. Je découvre une province avec des milliers de kilomètres de côtes dont plusieurs secteurs sont soumis à l’érosion. Et en tant que zone nordique, l’impact des changements climatiques se fera sentir fortement au Québec, plus qu’aux latitudes plus basses, et plus vite. Il faut développer rapidement le savoir.  »

Janette Frandsen INRS canal hydraulique

Mais le laboratoire n’en est encore qu’à ses débuts. L’opération qui consiste à défaire ou à installer les plages artificielles créées au bout du bassin pour de nouveaux tests requiert énormément de temps et coûte cher. Sans compter que l’hiver québécois paralyse le bassin 6 mois par année. « On arrive à faire deux expériences par an, sachant qu’une expérience peut s’étaler sur plusieurs mois. Or, en installant un système d’implantation et de retrait de plages automatisé, on augmentera la cadence de beaucoup. On a également demandé des subventions pour allonger encore le bassin d’une trentaine de mètres et le recouvrir sur toute sa longueur afin de travailler à l’année longue. Mon rêve est de mener, un jour, deux expériences par mois. » Des modifications qui nécessiteront des sous, mais qui en rapporteront aussi  beaucoup : il sera possible de louer les installations à d’autres centres de recherche universitaires, mais aussi à des entreprises privées, pour mener des tests. Selon l’ingénieure, un laboratoire de cette envergure attirera des chercheurs de partout si les prix sont compétitifs.

 

Sachant que les changements climatiques en cours feront monter le niveau global des eaux par la fonte des grands glaciers et qu’ils rendront plus fréquents les épisodes climatiques intenses, l’érosion côtière à l’échelle mondiale ne fera qu’amplifier. Beaucoup de travail en perspective pour le Laboratoire hydraulique environnemental de l’INRS! ♦

 

Site Web du Laboratoire hydraulique environnemental de l'INRS

Voir le canal en action (You Tube)

Jannette Frandsen INRS canal hydraulique environnemental

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Contrat Creative Commons« Infrastructure de calibre mondial pour prévenir l’érosion du littoral : Un labo qui fait des vagues » de l'Institut national de la recherche scientifique (INRS) est mis à disposition selon les termes de la licence Creative Commons Paternité - Pas d’Utilisation Commerciale - Pas de Modification 2.5 Canada. Les autorisations au-delà du champ de cette licence peuvent être obtenues en contactant la rédaction en chef. © Institut national de la recherche scientifique, 2014 / Tous droits réservés / Photos © Jannette B. Frandsen, sauf celle du haut de la page (© Fotolia)

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