Étude de dangers de la digue de la Rivière-des-pluies (Réunion) : méthodologie simplifiée de prise en compte des évolutions morphologiques du lit pour caractériser les sollicitations hydrauliques

Abstract (French)

La DEAL de La Réunion a sollicité le Cerema pour réaliser une actualisation de l’étude de dangers (EDD), pièce nécessaire à l’autorisation initiale du système d’endiguement protégeant la zone aéroportuaire « Roland Garros » dont elle est gestionnaire.

La rivière des Pluies est soumise à des évolutions morphologiques majeures en crue qui peuvent avoir d’importantes conséquences sur l’évaluation des niveaux de crue et la capacité du système d’endiguement à empêcher l’inondation de la zone protégée. Une expertise du transport solide a donc été confiée à la Compagnie nationale du Rhône en parallèle à l’EDD.

Les principaux défis de l’étude concernent :

• la possibilité d’intégrer les évolutions morphologiques estimées du lit dans les modélisations hydrauliques bidimensionnelles sur fond modifié ;
• l’anticipation des évolutions du fond dans la caractérisation du niveau de protection du système d’endiguement et l’organisation mise en place pour la surveillance des ouvrages.

La méthode et les outils utilisés pour évaluer les évolutions morphologiques de la Rivière des Pluies à différentes échéances et estimer les affouillements au droit des ouvrages sont :

• évaluation des stocks de matériaux disponibles dans le bassin amont ;
• recherche des évolutions historiques du cours d’eau et du littoral ;
• étude de sensibilité des différents paramètres pris en compte dans l’évaluation des évolutions morphologiques ;
• modélisation unidimensionnelle simulant le processus d'érosion et de dépôt survenant au cours d’une crue torrentielle intense à l’aide du logiciel « EVOFOND » ;
• parangonnage des résultats de modèles physiques mis en œuvre dans des contextes similaires sur l’île (affouillements).

Les épaisseurs de dépôts sédimentaires par charriage évaluées dans le secteur d’étude lors d’une crue peuvent atteindre + 3m. Des épaisseurs bien plus importantes sont attendues sur le plus long terme.

Les développements méthodologiques réalisés concernent :

• l’intégration des résultats de l’étude de transport solide (EVOFOND 1D) dans les simulations hydrauliques bidimensionnelles sur fond modifié (TELEMAC 2D) ;
• le choix des scénarios de défaillance des ouvrages et la caractérisation hydraulique des conséquences dans la zone protégée.

Des résultats de travaux exploratoires portant sur des simulations hydrauliques couplées, transport solide (module GAIA de la chaîne open-TELEMAC 2D) et hydraulique, sont présentés. Les critères du choix du niveau de protection, les conséquences en termes de gestion de crise, et les principales recommandations sont présentés.

Abstract (English)

French local authority department on the island of "La Reunion", oversees the levee system located along the "Rivière des Pluies" which protects the Roland Garros Airport area from floodings. According to French regulation, an update of the hazard study (EDD) was necessary and has been carried out by the Cerema. The “Rivière des Pluies” is subject to major morphological changes during floods that can have important consequences on the assessment of the risks levels. Sediment transport analyses have therefore been entrusted to the “Compagnie nationale du Rhône”, as part of the hazard study. The main challenges of the study thus relate to:

• the possibility of integrating the estimated bed morphological evolutions into two-dimensional hydraulic modelling;
• predict the river changes in the flood defense system management.

The method and tools used to evaluate the morphological changes and estimate the scour depth close to the structures are:

• assessment of available sediment stocks in the upstream basin;
• research of historical evolutions of the river and coastline;
• sensitivity analysis of the key parameters;
• one-dimensional modelling simulating the process of erosion and deposition occurring during torrential flood using the "EVOFOND" software;
• benchmarking of the physical models results in similar contexts on the island (scouring).

The thicknesses of sediment bedload deposits evaluated in the study area during a single flood can reach + 3m. Much greater thicknesses are expected regarding long-term deposits. The methodological developments relate to :

• integration of the sediment transport results (EVOFOND 1D) into two-dimensional hydraulic simulations on modified bed (TELEMAC 2D);
• the choice of structural failure scenarios and hydraulic characterization of the consequences in the leveedarea.

Results of exploratory works on coupled hydraulics and solid transport (using GAIA module of the open-TELEMAC modelling system) are presented. Criteria for risk assessment, consequences in terms of flood management, and recommendations are presented.