Samedi-sciences (186) : aux Pays-Bas, une machine géante à faire des vagues

Le 5 octobre, à l’Institut Deltares de Delft, aux Pays-Bas, sera inaugurée une machine géante appelée Delta Flume (« canal delta »), dont la fonction est de faire des vagues artificielles pour tester leur effet sur des digues, des dunes ou des brise-lames.

Delta Flume, la nouvelle machine à vagues installée à Delft (Pays-Bas) © DR Delta Flume, la nouvelle machine à vagues installée à Delft (Pays-Bas) © DR

Le 5 octobre, à l’Institut Deltares de Delft, aux Pays-Bas, sera inaugurée une machine géante appelée Delta Flume (« canal delta »), dont la fonction est de faire des vagues artificielles pour tester leur effet sur des digues, des dunes ou des brise-lames. Il existe déjà des installations de ce type, notamment une machine au Japon qui simule les tsunamis, mais la machine à vagues néerlandaise est la plus grande jamais construite. Constituée d’un chenal de 300 mètres de long, 9,5 mètres de profondeur et 5 mètres de large, elle peut générer des vagues de 4,5 mètres de long, et reproduire l’effet d’une tempête.

Pour réaliser ces performances uniques au monde, Delta Flume utilise une grande plaque métallique de 10 mètres de haut, propulsée d’avant en arrière par quatre cylindres hydrauliques, qui peut déplacer au total 9 millions de litres d’eau (les caractéristiques de la machine sont détaillées sur le site de l’institut Deltares). La construction de cette installation a débuté en septembre 2012 et a été menée par la société néerlandaise Ballast Nedam, avec la participation de la firme américaine MTS pour le générateur de vagues.

Ce n’est bien sûr pas un hasard que ce projet ait été réalisé aux Pays-Bas, dont l’histoire est marquée par la lutte contre les flots. La moitié du territoire se trouve sous le niveau de la mer. En 1953, un raz-de-marée provoqué par le rehaussement exceptionnel du niveau de la mer du Nord a tué 1800 personnes et dévasté la côte sud-ouest du pays, inondant 160 000 hectares et détruisant de nombreux bâtiments. Pour les Néerlandais, l’entretien des plus de 3000 kilomètres de digues qui protègent le territoire est une question de survie.

Mais au-delà de l’intérêt historique des Pays-Bas, l’Institut Deltares souhaite aussi travailler avec des chercheurs et des gouvernements d’autres pays, explique à Science l’hydraulicien Marcel van Gent, directeur de l’équipe de 35 personnes qui travaille sur le projet. L’équipe de Delta Flume souligne que le changement climatique et la hausse du niveau des océans augmentent le risque d’inondations dans le monde. « Chaque année, 7000 personnes en moyenne sont tuées par des inondations, indique le site de l’institut. Le dommage économique atteinte 22 milliards d’euros par an et ne peut qu’augmenter si l’on n’agit pas. Pour vivre en sécurité et garder les pieds au sec – à un prix supportable – des mesures innovantes sont nécessaires. »

DeltaFlume © Deltaresfilm

Les expériences réalisables avec la machine Delta Flume ont pour objectif d’améliorer la protection des côtes menacées. Le principe général du système est simple : à un bout de la machine se trouve le générateur de vagues constitué de la grande plaque métallique actionnée hydrauliquement ; les vagues produites par le générateur parcourent le canal et viennent déferler à l’autre bout où  l’on peut placer, selon l’expérience, une digue, une dune de sable ou une plage de galets artificielles, ou encore un pylone destiné à porter une turbine hydraulique sous-marine (hydrolienne). D’autres expériences pourraient porter sur des

processus naturels comme le transport de sédiment le long des côtes, ou les propriétés mécanique des côtes. La machine comporte un radar et un laser qui mesure les caractéristiques des vagues, et il est possible de faire varier la quantité d’eau en circulation pour reproduire l’effet des marées.

Delta Flume remplacera une machine précédente qui a rendu des services pendant 35 ans, mais n’a pas les mêmes dimensions. L’intérêt d’une machine de cette taille est de réaliser des expériences quasiment grandeur nature. En effet, les modèles réduits ne permettent pas de comprendre ce qui se passe dans la situation réelle : le sable, l’argile ou l’herbe ne se comportent pas de la même façon à petite ou à grande échelle. Ainsi, dans un modèle réduit, l’eau peut s’écouler en flux laminaire autour d’une digue faite d’agglomérat de roche et de ciment ; mais à la taille réelle, l’écoulement est turbulent et chaotique et ne correspond pas au modèle réduit.

La nouvelle machine devrait permettre aux chercheurs de construire des modèles réalistes, grandeur nature, pour 85% des digues et brise-lames qui défendent les côtes néerlandaises. L’un des projets, selon Marcel van Gent, est de tester un procédé naturel de protection des côtes qui consiste à planter des forêts de saules pour absorber la puissance des vagues. Un test avec Delta Flume permettrait d’observer le comportement d’un tel système face à une puissante tempête. La machine pourrait aussi aider à prévoir le comportement des digues qui ont subi une érosion : leur noyau, souvent constitué de sable et d’argile, peut résister un certain temps, de sorte que même abîmée, la digue évite une inondation, la question étant de savoir à partir de quel moment elle n’est plus protectrice.

En général, la machine Delta Flume pourrait aider à concevoir de meilleures protections contre les flots, ou à tester les dunes, brise-lames et autres dispositifs de protection des côtes.

 

 

 

 

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