Monde de la physique : Nouvelle protection des berges par cavités

Lorsque les vagues s’écrasent contre les berges des rivières et les digues marines, elles enlèvent constamment de la matière. Afin d’éviter des dégâts majeurs, d’immenses brise-lames protègent les côtes. Les chercheurs proposent désormais une méthode différente : en simulant les vagues sur ordinateur, ils ont découvert que de petites cavités sur le rivage peuvent conduire à l’extinction des vagues. Comme ils le rapportent dans la revue « Physical Review Letters », ils ont également pu démontrer cet effet sur la protection contre les vagues dans une expérience en laboratoire.

Pour son nouveau concept, Agnès Maurel de l’Institut Langevin de l’Université PSL à Paris et son équipe ont d’abord utilisé des calculs informatiques pour simuler le mouvement des vagues dans les canaux et les rivières. Le fait que les vagues s’annulent lorsqu’une crête de vague rencontre un creux de vague a donné à l’équipe l’idée d’un nouveau type de protection des berges. Ils ont calculé que deux cavités au bord d’un canal provoquent l’arrêt complet du mouvement des vagues. L’eau s’écoule ensuite dans les cavités, se reflète sur les parois et reflue – de telle sorte que les phases des vagues sont exactement opposées. C’est ainsi que les crêtes des vagues rencontrent les creux des vagues et s’annulent ainsi.

De la simulation à la pratique

Les scientifiques ont ensuite soumis leurs simulations au texte pratique : ils ont construit un canal d’eau de près d’un mètre et demi de long, six centimètres de large et cinq centimètres de profondeur. Sur un bord de ce canal, ils ont ajouté deux cavités directement l’une à côté de l’autre avec des baies de trois à quatre centimètres de large. À une extrémité du canal, ils ont créé une onde tous les tiers de seconde, qui s’est ensuite propagée à travers le canal.

Et en effet : les chercheurs ont constaté que les vagues dans les baies s’affaiblissaient. Toutefois, ils n’ont pas complètement disparu. Maurel et son équipe ont donc légèrement modifié la taille des cavités afin d’éliminer complètement les vagues. Les chercheurs ont justifié cet écart par rapport au calcul du modèle issu de l’expérience par des effets de frottement qui avaient été négligés dans la simulation.

Sur la base de leurs calculs et expériences, la prochaine étape pourrait également consister à tester des cavités le long des rivières et des côtes. Si l’on ajuste la taille des baies à la fréquence des vagues, on devrait également observer une extinction du mouvement des vagues, précise Maurel. Il y a cependant un problème : dans la nature, la fréquence des vagues change en fonction des conditions de vent. On pourrait alors envisager des cavités dont les dimensions pourraient être adaptées aux fréquences respectives des ondes via des parois mobiles. Des essais pilotes devraient ensuite montrer si la nouvelle méthode d’extinction des vagues est réellement adaptée à la protection des berges contre l’érosion.