Etude d'une crue d├ęcennale

 

Dans cette partie, nous allons étudier l'influence d'une crue décennale sur la rivière. Une telle crue se définit par une période de retour de 10 ans. Aussi chaque année, la probabilité que le débit maximal soit atteint ou dépassée est de 1/10. 

 

Etablissement des conditions aux limites et de la condition initiale

D'après nos recherches, le pic de débit d'une telle crue est de 307 $m^3.s^{-1}$. De plus, on dispose de l'hydrogramme d'une crue centennale (période de retour 100 ans) pour le Rio Riachuelo. A partir de ces deux éléments (valeur maximale et durée de crue) on construit l'hydrogramme suivant qui sera la condition limite à l'amont :

 

Hydrogramme de la crue décennale (Condition à l'amont dans HEC-RAS) - Cliquez pour zoomer

 

A l'aval on impose une pente de 0,004, comme elle est citée dans la littérature.

Par ailleurs, on impose un débit initial égal à la valeur minimale de l'hydrogramme : $3 \ m^3.s^{-1}$. En effet, bien que le débit moyen de la rivière soit de $7 \ m^3.s^{-1}$ il est souvent inférieur à cette valeur et peut atteindre des valeurs extrêmes de $0,5 \ m^3.s^{-1}$, soit la quasi stagnation de l'eau dans la rivière. On choisit donc une valeur minimale moyenne entre ces deux valeurs.

 

Simulation

A présent que la géométrie et les conditions aux limites sont déterminées, on lance la simulation et on observe les résultats :

  • les plaines sont inondées pendant 22 heures
  • le pic d'inondation est atteint 7 h après le pic de crue
  • les terres sont inondées entre 0,4 m et 1 m au maximum de la crue de la section
  • l'inondation touche presque toute les plaines le long de la rivière, soit sur 17 km.

 

Ces résultats se retrouvent sur les illustrations suivantes :

  • l'hydrogramme en entrée et la période des inondations

Hydrogramme imposé à l'amont et période d'inondation - Cliquez pour zoomer

 

  • la vue complète de la rivière et des sections transverses où l'on distingue :
    • l'amont à la section 20550.79 (à droite sur la figure)
    • l'aval à la section 207.7907 (à gauche sur la figure)
    • en rouge : le lit mineur
    • en bleu : l'étendue de l'eau au plus fort de l'inondation soit de la section 205550.79 jusqu'à la section 3718.897.
    • L'inondation se propage à partir du milieu du fleuve (zone juste en amont du méandre le plus important), ce qui est directement en lien avec le problématique développée par la construction du canal dans la partie Le bassin versant Matanza-Riachuelo, sous l'axe "La rivière".

Résultat de la simulation au plus fort de l'inondation - Cliquez pour zoomer

  • le profil de la rivière sur 20 km avec :
    • en bleu foncé (trait fin) : l'élévation maximale de l'eau
    • en bleu foncé (trait épais) : l'élévation initiale de l'eau ($Q=3 m^3.s^{-1}$)
    • en pointillé vert : la hauteur de berges (gauche et droite superposées)

Profil de la ligne d'eau - Cliquez pour zoomer

 

On peut y noter que les berges ne sont immergées que pour une partie de la rivière (entre la section 17404.0 et la section 7100.835). Or, l'image précédente nous indiquait que les terres inondées s'étendaient sur une plus grande zone. Cette contradiction peut avoir deux explications :

  • les zones où l'eau "déborde" du lit mineur créent une inondation du lit majeur qui va se propager progressivement sur les zones annexes expliquant cette inondation "quasi-généralisée" (environ 17 km)
  • le logiciel 1D attribue une hauteur à toute la section, lorsque celle-ci se trouve supérieure à la topographie du lit majeur il y a inondation de ce dernier alors que le lit mineur ne déborde pas. Ces inondations ne sont donc pas représentatives de la réalité dans cette simulation. Il ne faut donc prendre en compte que l'inondation sur les 10 km où le niveau d'eau est supérieure aux berges. Néanmoins, le phénomène précédent est le reflet de la réalité, il y a toujours propagation vers les sections voisines de l'inondation du lit majeur, ne serait-ce que par gravité.

Dans les deux situations la population de notre zone d'étude est touchée par les inondations. En effet, les bidonvilles bordent la rivière de 15 km à 3 km de l'aval. Aussi, même dans le second cas, l'eau se propagera dans le lit majeur de la partie la plus en aval par gravité. La population visée est donc en contact avec une eau très fortement contaminée et ce pendant plusieurs heures. Aussi, il est nécessaire d'apporter une solution afin de réduire l'impact de ces crues.