Cliff retreat and sea bed morphology under monochromatic wave forcing: Experimental study

Wave flume experiments have been performed to investigate a sandy cliff recession under monochromatic wave forcing. We varied the wave climate through the wave energy flux F and the surf similarity parameter ξ. The various processes of the cliff erosion cycle are depicted. The sea bed evolution mostly depends on the surf similarity parameter ξ. Steep planar (ξ > 0.7), gentle planar (0.5 < ξ < 0.7) and bared (ξ < 0.5) profiles are observed. We observed different bar dynamics, including steady and unsteady self-sustained oscillating states. Then we analyze the role of the eroded material on the cliff recession rate. We show that the cliff recession rate increases with the wave energy flux. Moreover, for a given wave energy flux, it is larger for a gentle planar profile than for a bared profile. However it is similar for both a bared profile and a steep planar profile. The cliff recession rate is not a monotonic function of the cliff height as the type of bottom profile influences the wave energy at the cliff.

RésuméDes expériences en canal à houle ont été réalisées pour étudier la récession d’une falaise de sable sous un forçage de vagues monochromatiques. Nous avons fait varier le climat de houle à travers le flux d’énergie de houle F et le paramètre de similitude de « surf » ξ. Les différents processus du cycle d’érosion de falaise sont identifiés. L’évolution du fond dépend essentiellement du paramètre de similitude de surf ξ. Des profils plans à pente raide (ξ > 0,7), plans à pente douce (0,5 < ξ < 0,7) et à barre (ξ < 0,5) sont observés. Nous avons observé différentes dynamiques des barres, notamment des états stables et des états oscillants auto-entretenus. Puis nous analysons le rôle du matériau érodé sur la vitesse de récession de falaise. Nous montrons que la vitesse de récession de falaise augmente avec le flux d’énergie de houle. De plus, pour un flux d’énergie de houle donné, elle est plus forte pour un profil plan à pente douce que pour un profil à barre. Cependant, elle est semblable pour un profil à barre et pour un profil plan à pente raide. La vitesse de récession de falaise n’est pas une fonction monotone de la hauteur de falaise, puisque le type de profil du fond influence l’énergie de houle au niveau de la falaise.