Elévation du niveau d'eau suite au phénomène de "sudestadas"

Un des phénomènes causant les inondations dans les quartiers bas de Buenos Aires sont les "Sudestadas". Les sudestadas se produisent quand un noyau anticyclonique est situé approximativement dans la zone du Rio de la Plata (delta débouchant sur l'océan) de la province de Buenos Aires. Cet anticyclone est alors à l'origine de vents violents qui produisent eux mêmes une élévation conséquente de l'eau par frottement horizontal.

Les sudestadas peuvent se produire tout au long de l'année, mais elles apparaissent plus particulièrement entre le mois de mai et le mois de septembre (de l'automne au printemps dans l'hémisphère sud). Elle peuvent durer jusqu'à 140 heures mais elles se produisent généralement sur une durée de 1 à 3 jours.

Comme on peut le voir ici, la lettre A représente la haute pression (anticyclone) et la lettre B, la basse pression ("dépression" à l'origine d'intempéries). Pour l'anticyclone, la circulation d'air s'effectue dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et inversement pour la dépression (ceci n'est plus valable dans l'hémisphère Nord). Ces deux circulations génèrent donc un vent fort venant du sud-est (d'où le nom "sudestadas") comme l'indiquent les flèches rouges. Ce fort vent va générer un frottement à la surface de l'eau et provoquer une élévation du niveau de la mer se dirigeant vers la côte.

 

 

Etablissement des conditions aux limites et de la condition initiale

Selon les données récoltées, le niveau de la mer peut s'élever de 2,7 mètres (au moins deux fois par an) à 4,4 mètres dans le pire des cas. Nous avons choisi de modéliser une sudestada à forte élévation et de moyenne durée (2 jours), comme on peut le voir sur le graphique ci-dessous, représentant l'évolution de la hauteur d'eau à l'aval en fonction du temps (condition limite à l'aval). Ce choix a été fait dans l'objectif de protéger les populations lors des événements les plus extrêmes. Lors de la sudestada, nous imposons au Riachuelo son débit annuel moyen qui est de 7 m$^3$/s (qui sert de condition limite à l'amont). On donne comme condition initiale un débit de 7 m$^3$/s à l'amont.

Evolution de la hauteur d'eau au cours du temps servant à modéliser la sudestada à l'aval- Cliquez sur l'image pour zoomer

 

Simulation

 

Résultat de la simulation des sudestadas (à gauche l'aval du Riachuelo, correspondant au début de l'estuaire)

On observe que la sudestada provoque de sérieuses inondations sur une portion d'environ 5 km de la rivière à l'aval. L'eau s'étend sur plusieurs centaines de mètres transversalement à la rivière.

Vue de profil de l'élévation de l'eau dans la rivière - Axe horizontal : sections transverses sur 5km - Axe vertical : élévation en mètres - Cliquez sur l'image pour zoomer

Sur l'image ci-dessus, on peut observer :

  • l'élévation du sol ("ground") symbolisée par des carrés gris (sections interpolées) et noirs (sections d'origine)
  • l'élévation de l'eau (remplissage bleu)
  • La hauteur des berges le long des 5 km de rivière tracés (rouge)

A l'embouchure, on a une surélévation de la rivière de près de 80 centimètres, qui tend à s'atténuer en remontant vers l'amont. Même si l'inondation semble s'arrêter aux alentours du deuxième kilomètre (là ou la ligne d'eau croise la ligne représentant la hauteur des berges, cf vue de profil ci-dessus), on note encore la présence d'eau sur le lit majeur (plaines inondables) sur encore trois kilomètres (cf résultat de la simulation).

On peut facilement expliquer ce phénomène. En effet, HEC-RAS est un modèle 1D, donc la hauteur d'eau ("vague") que nous lui imposons à l'aval (stage hydrograph) est effective sur toute la section transverse de la rivière. Aussi deux solutions sont possibles :

  • la vague initiale est donc poussée vers l'amont et crée un débordement sur toutes les parties de la rivière. On peut donc identifier deux vagues différentes : celle du lit mineur et celle du lit majeur. Le lit majeur continue à être inondé par cette "vague" sur les 5 kilomètres car le niveau d'eau est supérieur au niveau topographique du lit, même si le niveau du fleuve est inférieur au niveau des berges. Les inondations sur le lit mineur à partir du kilomètre 2 ne viennent pas d'un débordement mais bien de la propagation de l'inondation produite à l'aval sur le lit majeur (illustration ci-dessous)

Profil transverse se situant après la zone de débordement - Observation de la présence d'eau sur le lit majeur alors que le lit mineur ne déborde pas - Cliquez sur l'image pour zoomer.