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Caractérisation et cartographie des aléas côtiers pour l’élaboration du Plan de Prévention des Risques Littoraux des communes du Sud- Ouest de La Réunion Rapport final Mars 2013

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  • Caractérisation et cartographie des aléas côtiers pour l’élaboration du

    Plan de Prévention des Risques Littoraux des communes du Sud-

    Ouest de La Réunion Rapport final

    Mars 2013

  • Caractérisation et cartographie des aléas côtiers pour l’élaboration du

    Plan de Prévention des Risques Littoraux des communes du Sud-

    Ouest de La Réunion Rapport final

    BRGM/RP-62172-FR Mars 2013

    Étude réalisée dans le cadre du projet de Service public du BRGM PSP11REU28

    E.CHATEAUMINOIS; Y. DE LA TORRE; S. LE ROY ; R. PEDREROS Avec la collaboration de J. DRUON

    Vérificateur :

    C. OLIVEROS

    Approbateur :

    S. BES DE BERC

    En l’absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l’original signé est disponible aux Archives du BRGM.

    Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2008.

  • Mots-clés : Erosion ; La Réunion ; Les Avirons ; Littoral ; Modélisation ; PPR ; Petite Ile ; Recul ; Risque ; Saint-Joseph ; Saint-Leu ; Saint-Louis ; Saint-Pierre ; Trois Bassins; SIG ; Submersion marine ; Trait de côte. En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : CHATEAUMINOIS E., DE LA TORRE Y., LE ROY S. et PEDREROS R. – Collab. DRUON J. (2013) – Caractérisation et cartographie des aléas côtiers pour l’élaboration du Plan de Prévention des Risques Littoraux des communes du Sud-Ouest de la Réunion. Rapport final. BRGM/RP-62172-FR, 69 p et 4 annexes hors-texte.

    © BRGM, 2013, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 3

    Synthèse

    Le cyclone Gamède à La Réunion et la tempête Xynthia en métropole sont venus rappeler la vulnérabilité du littoral national face aux épisodes extrêmes météo-marins. A la suite de ces évènements, la politique de prévention des risques côtiers engagée par l’Etat a été renforcée avec la volonté d’approuver 303 Plans de Prévention des Risques Naturels Littoraux (PPRL) d’ici 2013 (déclaration du Président de la République à la Roche-sur-Yon en mars 2010).

    Cette étude, cofinancée par la DEAL Réunion et la subvention pour charges de Service Publique du BRGM (SCSP), s’attache à la caractérisation et la cartographie des aléas côtiers, recul du trait de côte et submersion marine, pour l’élaboration du PPRL des communes du Sud-Ouest de l’île de la Réunion : Trois Bassin, St Leu, Les Avirons, Etang Salé, Saint-Louis, Saint-Pierre, Petite Ile et Saint Joseph.

    Ces travaux ont permis d’établir une méthodologie reproductible sur le reste de l’île en conformité avec le cadre méthodologique national actuel, tout en s’adaptant aux spécificités tropicales de La Réunion (cyclones, récifs coralliens, etc.).

    Il est à noter que la caractérisation des aléas s’appuie autant sur une démarche quantitative et des outils de calcul que sur une approche complémentaire à dire d’expert permettant de valider et au besoin adapter les résultats « théoriques ». Pour ce faire, la disponibilité de données historiques et la connaissance du terrain sont donc cruciales.

    Pour chaque commune, quatre cartes ont été produites, soit :

    - une carte de synthèse de l’évolution historique du trait de côte au 1/10 000 - une carte de zonage de l’aléa recul du trait de côte au 1/5000 ; - une carte de synthèse des modes de submersion et des données historiques de l’aléa

    submersion marine au 1/10 000 - une carte de zonage de l’aléa submersion marine au 1/5000.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 5

    Sommaire

    1. Introduction ........................................................................................................................ 11

    2. Caractérisation et cartographie de l’aléa recul du trait de côte ...................................... 13

    2.1. CADRE METHODOLOGIQUE NATIONAL ................................................................. 13

    2.2. ESTIMATION DU RECUL DU TRAIT DE COTE A 100 ANS ...................................... 14

    2.2.1. Préparation des photographies aériennes anciennes ........................................ 15

    2.2.2. Définition et numérisation des traits de côte ...................................................... 15

    2.2.3. Calcul du recul du trait de côte à 100 ans .......................................................... 16

    2.3. ZONAGE L’ALEA RECUL DU TRAIT DE COTE ......................................................... 19

    2.3.1. Zonage du recul à échéance 100 ans ................................................................ 19

    2.3.2. Limite du recul à échéance 100 ans avec prise en compte du changement climatique ...................................................................................................................... 20

    2.3.3. Résultats cartographiques ................................................................................. 20

    3. Caractérisation et cartographie de l’aléa submersion marine ........................................ 23

    3.1. CADRE METHODOLOGIQUE NATIONAL ................................................................. 23

    3.2. SUBMERSIONS MARINES DE REFERENCE ........................................................... 25

    3.2.1. Méthodologie et scénarios ................................................................................. 25

    3.2.2. Nature des simulations et méthode adoptée ...................................................... 27 Localisation des simulations ................................................................................ 27 Données disponibles ............................................................................................ 28 Méthode adoptée pour les simulations en 1D ...................................................... 31 Méthode adoptée pour les simulations en 2D à Saint-Pierre ................................ 34

    3.2.3. Simulation 1D des houles australes de référence (profils 1 à 4) ........................ 35 Simulations Swan 1D : propagation des conditions de vagues ............................ 35 Reconstitution des séries temporelles .................................................................. 38 Simulations de submersion en conditions stationnaires sur 30 minutes ............... 39 Synthèse .............................................................................................................. 43

    3.2.4. Simulations 1D d’un événement de référence type « cyclone Hollanda » (profils 6 à 8) 44

    Simulations Swan 1D : propagation des conditions de vagues ............................ 44 Reconstitution des séries temporelles .................................................................. 47 Simulations de submersion en conditions stationnaires sur 30 minutes ............... 48 Synthèse .............................................................................................................. 50

    3.2.5. Simulations 1D du cyclone Hollanda (profil 5) .................................................... 51 Simulations Swan 1D : propagation des conditions de vagues ............................ 51 Reconstitution des séries temporelles .................................................................. 51 Simulations de submersion en conditions stationnaires sur 30 minutes ............... 52 Simulations de submersion en conditions instationnaires .................................... 53 Synthèse .............................................................................................................. 58

    3.2.6. Modélisation 2D sur la baie de Saint- Pierre ...................................................... 59

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    6 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    3.2.7. Données historiques et validation ....................................................................... 64

    3.3. ZONAGE CARTOGRAPHIQUE DE L’ALEA SUBMERSION MARINE ........................ 64

    3.3.1. Qualification de l’aléa ......................................................................................... 64

    3.3.2. Traitements et zonages cartographiques ............................................................ 65

    3.3.3. Résultats cartographiques .................................................................................. 66

    4. Conclusions ........................................................................................................................ 67

    5. Bibliographie ....................................................................................................................... 69

    Liste des illustrations

    Illustration 1 – Synthèse de la méthodologie nationale de caractérisation de l’aléa recul du trait de côte (en jaune les choix opérés pour cette étude) ............................................. 14

    Illustration 2 – Détail des campagnes photographiques de l’IGN utilisées ................................. 15

    Illustration 3 – Exemple de définition du trait de côte suivant les morphotypes du littoral de St Paul : a. limite de végétation ; b. limite en pied d’aménagement ; c. limite de haut de versant ............................................................................................................... 16

    Illustration 4 – Exemple d’implantation des profils sur la commune de St Leu ........................... 16

    Illustration 5 – Principe de la régression linéaire pondérée pour le calcul par DSAS de l’évolution du trait de côte (Himmelstoss, 2009) ...................................................................... 17

    Illustration 6 – Exemple d’artefact (en pointillé noir trait de côte 100Tx en « dent de scie », en couleurs les différents traits de côte historiques) généré par les profils au sud de la Rivière des Galets sur la commune de St Paul ................................................. 17

    Illustration 7 – Exemple de calculs de recul du trait de côte (référence 2008 – échéance 2100) par secteurs homogènes sur la commune de St Pierre. .......................................... 18

    Illustration 8 – Exemple de recul lié à un évènement tempétueux majeur en centre-ville de St Paul (cyclone Gamède) .............................................................................................. 19

    Illustration 9 – Valeurs 100Tx ; Lmax et Lr par secteurs homogènes pour la commune de Petite Ile ........................................................................................................................... 19

    Illustration 10 – Exemple d’un extrait de la carte de synthèse de l’évolution historique du trait de côte dans le secteur Trois Bassins ............................................................................ 21

    Illustration 11 – Exemple de représentation du zonage « aléa recul du trait de côte » avec en trait rose la position du trait de côte en 2008 (haut de plage), en trait gris la limite administrative de la commune côté mer, une surface en pointillé rouge représentant le recul du trait de côte à échéance 2100 et en tiretets rouge la limite du recul du trait de côte à échéance 2100 avec prise en compte du changement climatique. Extrait de l’annexe 2 - planche 4 (secteur du centre-ville de Saint-Pierre). ...... 21

    Illustration 12 – Synthèse de la méthodologie nationale de caractérisation de l’aléa submersion marine (en jaune les choix opérés pour cette étude)........................................ 24

    Illustration 13 – Comparaison des régimes de houles en termes de hauteur de vague (graphiques du haut), période au large (graphiques du centre) et énergie (graphiques du bas) sur le sud-ouest de l’île de la Réunion (segments 37 à 60 encadrés en pointillés rouge) – (Lecacheux et al., 2012) .................................................................................... 26

    Illustration 14 – Localisation des simulations dans la zone d’étude (en vert) ............................. 27

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 7

    Illustration 15 – Références altimétriques maritimes pour les sites de Saint-Leu et Saint-Pierre : Plus hautes et basses mers astronomiques, Moyenne des plus hautes et basses mers journalières, Niveau moyen et écart entre Zéro Hydrographique (ZH) et zéro IGN89 (SHOM, 2011) .................................................................................................... 28

    Illustration 16 – Principales étapes nécessaires à la construction du MNE (Le Roy et al., 2012)29

    Illustration 17 - Niveaux marins à prendre en compte pour la caractérisation de l’aléa submersion marine (MEDDTL, 2012) .................................................................................... 30

    Illustration 18 - Niveaux marins retenus pour les simulations de submersion ............................ 31

    Illustration 19 – Aperçu de la propagation des vagues le long du profil 1 ................................... 33

    Illustration 20 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues au large orthogonales à la côte utilisées en forçage des profils 1 à 4 (d’après Lecacheux et al., 2012) . 35

    Illustration 21 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues le long du profil 1 pour le scénario à court-terme ................................................................................... 36

    Illustration 22 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues à la côte pour le profil 1 pour le scénario à court-terme ........................................................................... 36

    Illustration 23 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues le long du profil 1 pour le scénario à long-terme .................................................................................... 37

    Illustration 24 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues à la côte pour le profil 1 pour le scénario à long-terme ............................................................................ 37

    Illustration 25 – Comparaison des spectres calculés par SWAN en entrée du profil 1 pour les 2 valeurs de niveau considérées ....................................................................... 38

    Illustration 26 – Houles australes de référence : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils calculées par SWAN et celles des séries temporelles reconstituées, pour le scénario à court-terme ...................................................................................................... 39

    Illustration 27 – Houles australes de référence : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils calculées par SWAN et celles des séries temporelles reconstituées, pour le scénario à long-terme ....................................................................................................... 39

    Illustration 28 – Houles australes de référence : exemple de caractéristiques globales d’une simulation sur le profil 1 pour le scénario à long-terme : hauteurs d’eau moyennes, maximales et minimales et vitesses maximales en flux et en reflux ................. 40

    Illustration 29 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 1 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées 41

    Illustration 30 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 2 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées 41

    Illustration 31 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 3 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées 42

    Illustration 32 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 4 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées 43

    Illustration 33 – Houles australes de référence : synthèse des résultats obtenus sur les profils 1 à 4 pour chaque scénario ........................................................................................ 43

    Illustration 34 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues équivalentes au large orthogonales à la côte utilisées en forçage des profils 6 à 8 (d’après Lecacheux et al., 2012) ....................................................................... 44

    Illustration 35 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues le long du profil 8 pour le scénario à court-terme .......................................................... 45

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    8 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 36 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues à la côte sur le profil 8 pour le scénario à court-terme ............................................. 45

    Illustration 37 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues le long du profil 8 pour le scénario à long-terme ........................................................... 46

    Illustration 38 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues à la côte sur le profil 8 pour le scénario à long-terme ............................................... 46

    Illustration 39 – Comparaison des spectres calculés par SWAN en entrée du profil 8 pour les 2 valeurs de niveau considérées ....................................................................... 47

    Illustration 40 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils 6 à 8 calculées par SWAN et celles des séries temporelles reconstituées, pour le scénario à court-terme ................................................... 48

    Illustration 41 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils 6 à 8 calculées par SWAN et celles des séries temporelles reconstituées, pour le scénario à long-terme ..................................................... 48

    Illustration 42 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 6 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées ............................................................................................................. 49

    Illustration 43 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 7 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simuléesassez marqué ...................................................................................... 49

    Illustration 44 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 8 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées ............................................................................................................. 50

    Illustration 45 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : synthèse des résultats obtenus pour les profils 6 à 8 pour chaque scénario ............................................................... 50

    Illustration 46 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : caractéristiques des vagues équivalentes au large orthogonales à la côte utilisées en forçage des profils 5 (d’après Lecacheux et al., 2012) ........................................................................ 51

    Illustration 47 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée du profil 5 calculées par SWAN et celles des séries temporelles reconstituées, pour les scénarios à court et à long-terme ................................. 52

    Illustration 48 – Evénement de référence « cyclone Hollanda » : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 5 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées ............................................................................................................. 52

    Illustration 49 – Cyclone Hollanda : caractéristiques des vagues équivalentes au large, orthogonales à la côte, au cours du temps (segment 52 identifié par Lecacheux et al., période du 11/02/1994 entre 00h00 TU et 12h00 TU) ......................................................... 53

    Illustration 50 – Niveau de la marée le 11/02/1994 entre 00h00 TU et 12h00 TU à Saint-Pierre calculé par le logiciel SHOMAR (m / zéro hydrographique) .............................. 54

    Illustration 51 – Niveau d’eau retenu entre 00h00 TU et 12h00 TU pour les scénarios à court-terme et long-terme) ..................................................................................................... 54

    Illustration 52 – Cyclone Hollanda : série temporelle utilisée en forçage du profil 5 pour une simulation en conditions instationnaires (marée et caractéristiques des vagues) le 11/02/1994 entre 00h00 TU et 12h00 TU pour le scénario à court-terme ......... 55

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 9

    Illustration 53 – Cyclone Hollanda (11/02/1994 de 00h00 TU à 13h00 TU) : évolution de la hauteur d’eau au niveau du sommet du talus du profil 5 (abscisse 66 m, cote 7,8 m) pour le scénario à court-terme en conditions instationnaires ........................................ 56

    Illustration 54 – Cyclone Hollanda (11/02/1994 de 00h00 TU à 13h00 TU) : évolution des débits franchissants le sommet du talus du profil 5 pour les scénarios à court-terme et à long terme en conditions instationnaires ........................................................... 57

    Illustration 55 – Cyclone Hollanda (11/02/1994 de 00h00 TU à 13h00 TU) : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 5 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 12 heures simulées en conditions instationnaires .......................... 58

    Illustration 56 - A) Domaine de calcul de SWASH sur la baie de Saint-Pierre ; B) Zoom sur la côte, les isocontours rouges et bleus correspondent respectivement aux altitudes 4 et 3 m IGN89. ........................................................................................................ 59

    Illustration 57 - Cyclone Hollanda : Champ de vagues à l’instant 14 minutes (calcul réalisé entre les instants 0 et 1 heure du modèle), baie de Saint-Pierre. .................................... 60

    Illustration 58 – Cyclone Hollanda : hauteur significative des vagues pour les scénarios à court-terme (situation « actuelle ») et à long-terme (situation 2100) .......................... 61

    Illustration 59 - Cyclone Hollanda : setup pour les scénarios à court-terme (situation « actuelle ») et à long-terme (situation 2100) ............................................................................. 62

    Illustration 60 - Cyclone Hollanda : Limite de submersion sur la baie de Saint-Pierre pour les 2 scénarios à court-terme et long terme. .............................................................. 63

    Illustration 61 - Cyclone Hollanda : hauteur d’eau maximale à terre atteinte lors de la submersion pour le scénario à court terme. .......................................................................... 63

    Illustration 62 - Cyclone Hollanda : hauteur d’eau maximale à terre atteinte lors de la submersion pour le scénario à long terme. ........................................................................... 64

    Illustration 63 – Qualification de l’aléa submersion marine en fonction de la dynamique de submersion (MEDDTL, 2011) ............................................................................ 64

    Liste des annexes

    Annexe 1 Carte de synthèse de l’évolution historique au 1/10 000 .......................................... 71

    Annexe 2 Cartographie de l’aléa recul du trait de côte au 1/5 000 ........................................... 73

    Annexe 3 Carte de synthèse des modes de submersions et des données historiques de l’aléa submersion marine au 1/10 000 ....................................................................... 75

    Annexe 4 Cartographie de l’aléa submersion marine au 1/5000 .............................................. 77

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 11

    1. Introduction

    Le cyclone Gamède à La Réunion et la tempête Xynthia en métropole sont venus rappeler la vulnérabilité du littoral national face aux épisodes extrêmes météo-marins, en particulier lorsque les enjeux sont implantés dans des zones « basses » et proches de la mer. A la suite de ces évènements, la politique de prévention des risques côtiers engagée par l’Etat a été renforcée avec la volonté d’approuver 303 Plans de Prévention des Risques Naturels Littoraux (PPRL) d’ici 2013 (déclaration du Président de la République à la Roche-sur-Yon en mars 2010).

    Cette étude, cofinancée par la DEAL Réunion et la dotation de Service Public du BRGM, a pour but de caractériser et cartographier les aléas côtiers, que sont le recul du trait de côte et les submersions marines, sur les communes du Sud-Ouest de l’île de la Réunion pour l’élaboration de leurs PPRL. Il s’agit des communes de Saint-Paul, Trois Bassins, Saint-Leu, Les Avirons, Etang Salé, Saint-Pierre, Petite Ile, Saint-Joseph.

    Pour ce faire, le rapport présente la méthodologie mise en œuvre en lien avec le cadre national pour chacun de ces deux aléas en précisant les choix opérés à chaque étape de l’élaboration. Les résultats cartographiques sont présentés en annexes hors-texte.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 13

    2. Caractérisation et cartographie de l’aléa recul du trait de côte

    2.1. CADRE METHODOLOGIQUE NATIONAL

    Du fait de l’évolution des connaissances sur les mécanismes physiques des tempêtes et du retour d’expérience post-Xynthia, le besoin s’est fait ressentir de mettre à jour le guide méthodologique national pour l’élaboration des PPRL (Gary et al., 1997).

    Le futur guide est préfiguré dans le rapport sur les Premiers éléments méthodologiques pour l’élaboration des PPRL du MEDDTL (version de septembre 2012)1. La présente étude intègre les nouvelles recommandations du « futur guide », dans sa version de septembre 2012.

    Concernant l’aléa recul du trait de côte, il s’agit essentiellement de la prise en compte :

    - du recul Lmax lié à évènement tempétueux majeur ; - des ouvrages de protection ; - du changement climatique.

    La méthodologie globale ainsi que les choix opérés pour cette étude sont synthétisés dans le tableau suivant et précisés dans les chapitres 2.2 et 2.3 :

    1 Pour des raisons pratiques, le rapport du Ministère de l’Ecologie sur les Premiers éléments méthodologiques pour l’élaboration des PPRL (version de septembre 2012) sera désigné par la suite comme le « futur guide » dans ce

    rapport.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    14 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 1 – Synthèse de la méthodologie nationale de caractérisation de l’aléa recul du trait de côte (en jaune les choix opérés pour cette étude)

    Cette méthodologie est appliquée séparément pour chacune des communes Trois Bassins, Saint-Leu, Les Avirons, Etang Salé, Saint-Pierre, Petite Ile, Saint-Joseph.

    2.2. ESTIMATION DU RECUL DU TRAIT DE COTE A 100 ANS

    L’estimation de l’aléa recul du trait de côte repose globalement sur une démarche comparable à celle proposée en 1997, soit une approche historique sur environ 50 ans permettant une « projection sur les 100 prochaines années dans des conditions environnementales estimées comme invariantes dans le temps » (MEDDTL, 2012).

    Pour ce faire, l’analyse de la cinématique du trait de côte se base sur la photo-interprétation de clichés aériens anciens. Le calcul du recul du trait de côte suit les étapes suivantes :

    Etape 1 Analyse de la cinématique du trait de côte

    Analyse diachronique (100 Tx)

    Création orthophotographies et

    numérisation multi-dates du trait de côte

    Calcul marge d’erreur et calculs automatiques taux moyens d’évolutions par

    profils (Tx)

    Projection des taux moyens à 100 ans

    (100 Tx)

    Prise en compte du recul lié à un évènement majeur

    (Lmax)

    Données historiques sur un évènement majeur

    Modèle numérique (modélisation

    morphodynamique liée à une tempête spécifique)

    Analyse géomorphologique à

    dire d’expert

    Zone soumise à l’aléa Lr = 100 Tx + Lmax

    Etape 2 Prise en compte des ouvrages de protection (vocation à fixer le trait de côte)

    Estimation du rôle à long terme

    Capacité à retenir le recul et à résister aux évènements majeurs (analyse historique et dire d’expert)

    Adaptation de la zone soumise à l’aléa

    Pas d’adaptation si la plage existe encore à

    échéance 100 ans

    Prise en compte de l’évolution des zones

    naturelles adjacentes non protégées

    (si existantes à échéance 100 ans)

    Bande de précaution forfaitaire de 50 m en

    l’absence d’information

    Etape 3 Prise en compte de l’impact du changement climatique sur le recul du trait de

    côte

    Identification des facteurs de recul

    Analyse historique du fonctionnement du site

    Méthode pour les côtes connaissant un recul sur

    la période étudiée

    Une règle de trois prenant en compte le scénario de l’ONERC : 20 cm au XX s., et 60 cm à échéance cent ans

    Côtes basses meubles sans évolution historique

    récente

    Même règle de trois basée sur les reculs occasionnés lors d’un évènement tempétueux passé

    Côtes non soumises à l’érosion

    Sur la base altimétrique d’une augmentation d’un niveau d’eau de 60 cm (étangs, lagunes, fonds de baie)

    Etape 4 Qualification de l’aléa

    Qualification unique Fort

    Etape 5 Résultats cartographiques

    Carte de synthèse de l’évolution historique du

    trait de côte

    Positions du trait de côte, délimitation des cellules hydrosédimentaires, ouvrages de protection, secteurs de comportements homogènes, vitesses d’évolution du trait de

    côte (Tx et Lmax)

    Cartes du zonage de l’aléa recul du trait de côte

    Zonage de l’aléa de référence (sans changement climatique)

    à échéance 2100

    Position du trait de côte à échéance 2100 avec

    prise en compte du changement climatique

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 15

    - préparation des photographies aériennes ; - définition et numérisation du trait de côte aux différentes dates ; - calcul du recul du trait de côte à échéance 100 ans2.

    2.2.1. Préparation des photographies aériennes anciennes

    Les photographies utilisées dans cette étude sont issues des campagnes aériennes couvrant les communes de Trois Bassins, Saint-Leu, Les Avirons, Etang Salé, Saint-Pierre, Petite Ile, Saint-Joseph de 1966 à 2008 (Illustration 2).

    Années Nature des clichés Echelle de prise de

    vue Résolution image

    numérique

    1966 Noir &Blanc 1 : 50 000 1 pixel = 1 m

    1978 Couleur et

    Noir &Blanc 1 : 20 000 1 pixel = 0.5 m

    1997 Couleur 1 : 25 000 1 pixel = 1 m

    2003 Couleur 1 : 25 000 1 pixel = 0.5 m

    2008 Couleur 1 : 25 000 1 pixel = 0.5 m

    Illustration 2 – Détail des campagnes photographiques de l’IGN utilisées

    Elles ont été numérisées (scan photogrammétrique pour les prises de vues argentiques), orthorectifiées (correction des déformations dues à l’optique et au relief) et géoréférencées par l’IGN. Les images de 1997, 2003 et 2008 sont issues du produit « BD Ortho ». Celles de 1966 et 1978 ont été orthorectifiées spécifiquement pour les besoins du BRGM.

    2.2.2. Définition et numérisation des traits de côte

    Compte-tenu de la variabilité du littoral et des conditions d’agitation (déferlement des vagues) changeantes d’une date à l’autre, la définition du trait de côte ne peut se suffire au contact terre-mer visible sur les photographies aériennes.

    La limite haute du littoral a donc été privilégiée pour matérialiser le trait de côte, à savoir (Illustration 3) :

    - la limite de végétation ou le pied des aménagements ou ouvrages pour les côtes basses ;

    - la partie sommitale du versant pour les côtes à falaise.

    Le trait de côte a été numérisé sous SIG par digitalisation à l’écran à une échelle de 1/2500 en prévision d’une restitution cartographique au 1/5000. Le type de limite de trait de côte considéré est renseigné dans les données attributaires de la couche SIG ainsi créée.

    2 On parle d’une échéance à 100 ans par simplification. Considérant que les PPRL seront réalisés à brève échéance, le trait de côte de référence récent se situe autour de 2010 +/- 2 ou 3 ans, en toute rigueur la position du trait de côte en 2100 serait obtenue en considérant un recul égal à 90 (+/- 2 ou 3) x Tx. Il est décidé de simplifier et de considérer une formule unique 100.Tx pour le recul du trait de côte à échéance 2100.

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    16 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 3 – Exemple de définition du trait de côte suivant les morphotypes du littoral de St Paul : a. limite de végétation ; b. limite en pied d’aménagement ; c. limite de haut de versant

    La marge d’erreur issue de cette photo-interprétation du trait de côte dépend de la qualité des images aériennes (échelles, grain de la pellicule argentique pour les plus anciennes, résolution, orthorectification, géoréférencement) et de l’interprétation du trait de côte dans les zones délicates (ombres portées, falaises en pente douce, …). Elle est estimée globalement entre 5 et 10m. Les clichés dont l’erreur est supérieure à 10 m n’ont pas été conservés.

    2.2.3. Calcul du recul du trait de côte à 100 ans

    L’utilisation de l’extension d’ArcGis « DSAS » (Thieler et al., 2009) permet d’automatiser le calcul de l’évolution du trait de côte sur la période considérée.

    A partir d’une ligne de base située en arrière de l’enveloppe de traits de côte, des transects sont générés à un intervalle prédéfini. Les taux d’évolution annuels (Tx) et à horizon 2100 (100Tx) sont calculés pour chaque transect, selon plusieurs méthodes statistiques possibles.

    Illustration 4 – Exemple d’implantation des profils sur la commune de St Leu

    Les transects sont implantés tous les 20m (Illustration 4), et le taux d’évolution est calculé à partir d’une régression linéaire pondérée (Weight Linear Regression - WLR) adaptée à l’échantillon de traits de côte.

    a b c

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 17

    La régression linéaire pondérée est une méthode d’ajustement couramment employée pour le calcul de l’évolution du trait de côte. Elle offre l’avantage d’utiliser toute la donnée disponible et donne plus de poids aux données les plus fiables afin de déterminer la meilleure droite d’ajustement (Himmelstoss, 2009).

    Illustration 5 – Principe de la régression linéaire pondérée pour le calcul par DSAS de l’évolution du trait de côte (Himmelstoss, 2009)

    Pour chacune des communes, les valeurs obtenues sont ensuite filtrées sous Excel afin de ne retenir que celles exprimant un recul et ramenées à 100 ans (100 Tx).

    Afin de s’affranchir des effets locaux de transects (artefacts et fortes disparités d’un profil à l’autre générant un trait de côte en « dents de scie » - Illustration 6), il convient de regrouper et moyenner les valeurs au sein de secteurs au comportement morphodynamique homogène.

    Illustration 6 – Exemple d’artefact (en pointillé noir trait de côte 100Tx en « dent de scie », en couleurs les différents traits de côte historiques) généré par les profils au sud de la Rivière des Galets sur la commune

    de St Paul

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    18 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Au sein de grandes cellules hydrosédimentaires, des secteurs sont ainsi définis selon les morphotypes et l’exposition du littoral. Les reculs moyens par secteurs (moyenne des Tx obtenus sur chacun des profils) sont enfin classés par catégories de vitesses de recul soit :

    - Stable : de 0 à -0,02 m/an ; - Faible : de -0,02 à -0,10 m/an; - Modéré : de -0,10 à -0,20 m/an ; - Fort : < -0,20 m/an.

    Un exemple est donné dans le tableau ci-dessous :

    Secteur Morphotype Recul Tx par secteur (m/an)

    Classe 100 TX

    1 Embouchure -0,88 Fort -88

    2 Cordon de galets -0,19 Modéré -19

    3 Cordon de galets -0,16 Modéré -16

    4 Cordon de galets -0,27 Fort -27

    5 Falaise rocheuse -0,21 Fort -21

    6 Falaise rocheuse -0,19 Modéré -19

    7 Falaise rocheuse -0,11 Modéré -11

    8 Plage corallienne -0,11 Modéré -11

    9 Aménagement de front de mer -0,06 Faible -6

    10 Côte rocheuse basse -0,14 Modéré -14

    11 Côte rocheuse basse -0,13 Modéré -13

    12 Falaise -0,07 Faible -7

    13 Falaise -0,19 Modéré -19

    14 Falaise -0,17 Modéré -17

    15 Côte rocheuse basse -0,24 Fort -24

    16 Plage corallienne -0,11 Modéré -11

    Illustration 7 – Exemple de calculs de recul du trait de côte (référence 2008 – échéance 2100) par secteurs homogènes sur la commune de St Pierre.

    Il convient en outre de prendre en compte le recul lié à un évènement tempétueux majeur (Lmax). Sur la base des tempêtes et cyclones connus (cyclone Gamède et houles australes de mai 2007 -

    Illustration 8), le Lmax est estimé à -10 m pour les secteurs de cordon sédimentaire exposé au large et à -5m pour les plages protégées par un récif corallien et les falaises.

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 19

    Illustration 8 – Exemple de recul lié à un évènement tempétueux majeur en centre-ville de St Paul (cyclone Gamède)

    2.3. ZONAGE L’ALEA RECUL DU TRAIT DE COTE

    2.3.1. Zonage du recul à échéance 100 ans

    La limite du recul à échéance 100 ans est cartographiée sous SIG à partir des valeurs 100Tx par secteurs homogènes. Afin de respecter une marge d’incertitude, les valeurs sont arrondies à 5m près. Elles sont également plafonnées à un recul maximal de 50m en 100ans afin s’affranchir des valeurs exagérées liées à un effet de profil (artefact local faisant remonter la moyenne sur l’ensemble du secteur).

    La largeur de la zone d’aléa résultante (Lr = 100Tx + Lmax) est affectée en arrière du trait de côte le plus récent (2008). Ces valeurs sont calculées pour chaque commune comme dans l’exemple ci-dessous :

    Secteur Morphotype 100 Tx arrondi/plafonné

    Lmax Lr

    1 cordon de galets 0 -5 -5

    2 falaise -5 -5 -10

    3 falaise -50 -5 -55

    4 falaise -15 -5 -20

    5 plage sableuse -25 -5 -30

    6 falaise -15 -5 -20

    7 falaise -10 -5 -15

    8 falaise -20 -5 -25

    9 falaise -10 -5 -15

    Illustration 9 – Valeurs 100Tx ; Lmax et Lr par secteurs homogènes pour la commune de Petite Ile

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    20 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    La cartographie SIG de ces valeurs est réalisée par l’utilisation de l’outil « buffer » revenant à créer une zone tampon (selon la valeur Lr) sur le secteur considéré à partir du trait de côte de 2008.

    Lorsque le passage d’un secteur à un autre ne coïncide pas avec une limite physique (cap rocheux, embouchure), une zone de transition est appliquée pour de ne pas cartographier un zonage « en marche d’escalier ». La distance de transition équivaut à environ 10 fois le décalage entre deux secteurs (pour un écart de 5m, la zone de transition s’étale sur 50m ; pour 10m/100m ; etc.).

    Lorsque les aménagements présents sur le littoral se caractérisent par des ouvrages légers de particuliers (murs, palissades), ces aménagements ne sont pas considérés comme des ouvrages de défense au sens du futur guide car ils n’ont pas été spécifiquement conçus pour lutter contre l’érosion. Pour les plus gros ouvrages, bien qu’ils puissent contenir localement le recul du trait de côte, leur faible étendue ne garantit pas qu’à long terme l’érosion n’affecte pas les espaces situés en arrière en les contournant. Conformément aux recommandations du futur guide, ces ouvrages n’ont pas été pris en compte pour atténuer le zonage.

    2.3.2. Limite du recul à échéance 100 ans avec prise en compte du changement climatique

    Faute de consensus scientifique sur la méthode pour déterminer la zone qui pourrait être érodée du fait du changement climatique, qui plus est dans le contexte spécifique de La Réunion, le « futur guide » propose d’appliquer :

    - une simple « règle de trois » entre les +60cm d’élévation du niveau de la mer attendu pour 2100 et les +20 cm enregistrés le siècle dernier, ce qui revient à tripler le recul 100Tx entre 2008 et 2100 (sans Lmax) ;

    - pour les côtes basses meubles ne subissant pas de recul (en accrétion à long terme), en triplant le recul Lmax selon cette même règle de trois ;

    - pour les zones non soumises à l’érosion (étangs), en déplaçant le trait de côte à +60cm d’altitude.

    Le principe de la règle de trois a donc été appliqué sur l’ensemble des communes littorales (cartographie avec l’outil buffer) à l’exception des zones où la morphologie du littoral change avec notamment le passage vers l’intérieur des terres d’un cordon sédimentaire à une falaise ou d’une falaise côtière à un massif montagneux. Dans ces cas, étant donné qu’il ne s’agit pas du même type de recul, la limite est ramenée au pied du massif.

    2.3.3. Résultats cartographiques

    Les résultats sont présentés sous la forme de deux types de cartes :

    - une carte de synthèse de l’évolution historique du trait de côte au 1/10 000 (Annexe 1) contenant les différents traits de côtes historiques, la position des transects, les limites des cellules hydrosédimentaires et des secteurs à comportement homogène ainsi que les classes de vitesses de recul associées (Illustration 10).

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 21

    Illustration 10 – Exemple d’un extrait de la carte de synthèse de l’évolution historique du trait de côte dans le secteur Trois Bassins

    - une carte de l’aléa recul du trait de côte au 1/5000 (Annexe 2) contenant le trait de côte de référence (2008), le zonage de l’aléa à échéance 100 ans (qualification en aléa fort uniquement), la limite de l’aléa avec prise en compte du changement climatique (Illustration 11).

    Illustration 11 – Exemple de représentation du zonage « aléa recul du trait de côte » avec en trait rose la position du trait de côte en 2008 (haut de plage), en trait gris la limite administrative de la commune côté mer, une surface en pointillé rouge représentant le recul du trait de côte à échéance 2100 et en tiretets

    rouge la limite du recul du trait de côte à échéance 2100 avec prise en compte du changement climatique. Extrait de l’annexe 2 - planche 4 (secteur du centre-ville de Saint-Pierre).

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 23

    3. Caractérisation et cartographie de l’aléa submersion marine

    3.1. CADRE METHODOLOGIQUE NATIONAL

    La méthodologie pour l’aléa submersion marine a fortement évolué dans le « futur guide ». Elle s’appuie en particulier sur la circulaire relative à la prise en compte du risque de submersion marine dans les PPRL publiée le 07 juillet 2011 et sur la dernière édition disponible du « futur guide » (édition du 14 septembre 2012). Les éléments nouveaux à intégrer sont :

    - la dynamique de submersion avec la prise en compte distincte des modes de submersion par débordement ou franchissement (rôle de la houle) et l’estimation de la hauteur et vitesse de l’écoulement ;

    - le choix de l’évènement naturel de référence selon l’estimation des couples houle/niveau de la mer ;

    - la prise en compte des ouvrages et des défaillances associées (brèches, ruine) ; - l’interaction avec le trait de côte et la prise en compte des cordons naturels ; - la prise en compte du changement climatique.

    La méthodologie globale ainsi que les choix opérés pour cette étude sont synthétisés dans le tableau suivant et précisés dans le chapitre 3.2 et 3.3 :

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    24 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Etape 1 Détermination des scénarios

    Collecte des données

    historiques Cartographies

    Documents écrits (rapports, presse, catnat,

    autre) Photographies Témoignages

    Définition des modes de

    submersion

    Débordement (surverse)

    Franchissement (action de la houle)

    Rupture du système de protection (digue)

    Concomitance avec d’autres types

    d’inondation (cours d’eau, nappes)

    Analyse de la morphologie du

    terrain

    Détermination des points d’entrée d’eau possibles (points

    bas)

    Identification des zones de stagnation de l’eau (cuvettes)

    Identification des zones de projections de matériaux (sable, galets, coraux)

    Prise en compte des ouvrages

    ou cordon naturel à

    vocation de protection

    Oui (hypothèse de défaillance)

    Non (absence de structure de protection au sens du

    texte) Brèche

    Ruine (dès surverse de 20 cm)

    Prise en compte des cordons

    naturels

    Oui (interaction avec l’évolution du trait de côte)

    Non (absence de cordon naturel)

    Etape 2 Choix de l’évènement naturel de référence

    Période de retour

    Evènement théorique centennal (basé sur la résultante de chacun des couples centennaux niveau

    marin / houle)

    Evènement historique (>= centennal)

    Autre évènement plus fréquent ou plus

    extrême (décennal, millennal)

    Prise en compte des incertitudes

    Marge d’erreur calculée Marge de sécurité forfaitaire

    (niveau marin de référence +25cm)

    Prise en compte du changement

    climatique

    Prise en compte de l’élévation du niveau de la mer à long terme (+ 20 cm pour une première prise en compte du

    changement climatique et +60 cm à échéance 2100)

    Prise en compte des variations altimétriques (subsidence/surrection)

    Prise en compte des interactions

    en estuaire, delta et lagune

    OUI (détermination du niveau de référence par calcul des couples niveau /

    débit) NON

    Etape 3 Caractérisation de l’aléa

    Type de méthode

    Débordement Franchissements

    Superposition topographie /

    niveau de référence

    Formules empiriques (wave set-up et run-up)

    Modèle numérique (casier, vague à vague

    en 1D ou 2D)

    Valeur forfaitaire de franchissement (25m ou 50m en

    contexte cyclonique)

    Prise en compte des structures de

    protection (digues)

    Estimation simple ou forfaitaire

    (L = 100 x h ou >= 50 m)

    Eléments techniques fournis par le gestionnaire

    Etude de sensibilité (calculs, modélisation)

    Etape 4 Qualification de l’aléa

    Paramètres de qualification

    (a minima pour du fort et du

    moyen)

    Hauteur d’eau (0.5>h>1 m)

    Dynamique de submersion Adaptation à dire d’expert (ouvrages de protection,

    particularités topographiques, données historiques)

    Vitesses (0.2>v>0.5

    m/s) Durée

    Etape 5 Résultat cartographique

    Carte de synthèse

    Mode de submersions, données historiques, points d’entrée, zones de projection, zones d’interaction entre le trait de côte et la submersion, ouvrage de protection

    Cartes de zonage de l’aléa

    Carte d’aléa de référence Carte d’aléa 2100 Cartes d’aléa autre que centennal

    Illustration 12 – Synthèse de la méthodologie nationale de caractérisation de l’aléa submersion marine (en jaune les choix opérés pour cette étude)

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 25

    3.2. SUBMERSIONS MARINES DE REFERENCE

    3.2.1. Méthodologie et scénarios

    Le préalable étant de déterminer le mode de submersion, il est considéré qu’à La Réunion, hormis pour la zone interne des étangs qui peut subir des débordements liés à la surcote de tempête sans action des vagues, c’est le franchissement par les vagues qui impacte l’ensemble du linéaire côtier de l’île.

    Pour la submersion par débordement, la méthode reste globalement inchangée par rapport au guide de 1997 et consiste à croiser sous SIG le niveau marin de référence avec la topographie côtière.

    Pour la submersion par franchissement, plusieurs méthodes d’estimation sont possibles. Les formules empiriques de calcul du run-up3 telle que Stockdon et al. (2006) ont été utilisées à La Réunion (De la Torre et Louzé, 2008). Cependant elles ne s’appliquent pas dans les environnements récifaux ou lorsque la houle est très fortement diffractée et ne permettent pas de quantifier la hauteur d’eau et les vitesses d’écoulement.

    La modélisation numérique est donc préférée car elle permet d’intégrer les spécificités du littoral des communes du littoral Sud-Ouest de l’île. Les simulations de propagation de la houle sont réalisées à partir du couplage du modèle spectral mis en place pour l’étude HOULREU (Pedreros et al., 2009) avec un modèle dit « vague à vague ». Pour des raisons de mise en œuvre des calculs, elles sont réalisées en 2D (en plan) uniquement sur le littoral du centre-ville de Saint-Pierre et en 1D (profils) sur les autres communes.

    Les simulations réalisées dans le cadre de cette étude suivent les préconisations du guide méthodologie en cours d’élaboration (MEDDTL, 2012), notamment en ce qui concerne la prise en compte de 2 scénarios (un scénario à court-terme, prenant en compte une élévation du niveau marin de 20 cm, et un scénario à long-terme, ou à l’horizon 2100, prenant en compte une élévation du niveau marin de 60 cm).

    Pour rappel, les calculs de probabilités conjointes (houle/niveau marin extrême, périodes de retour) nécessitent un nombre important d’événements observés. Or, à la Réunion, les données concernant les événements cycloniques ne sont disponibles que depuis la fin du XXème siècle, et les cyclones y restent peu fréquents (comparativement aux tempêtes métropolitaines). Les données disponibles rendent donc incertains et imprécis les calculs d’extrêmes par cette approche.

    Le mode de submersion prépondérant étant le franchissement suite au déferlement des vagues, l’évènement naturel de référence est donc déterminé à partir de l’analyse comparative des régimes de houles extrêmes (Lecacheux et al, 2012). Pour le littoral Sud-Ouest, les évènements de référence sont donc :

    Les houles australes de référence issues de l’évènement de mai 2007 entre la Pointe des Aigrettes et la Pointe de l’Etang Salé (Illustration 13).

    Les houles cycloniques de Hollanda au Sud de la pointe de l’Etang Salé (Illustration 13).

    3 Run-up : altitude maximale atteinte par le jet de rive sous l’action des vagues.

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    26 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 13 – Comparaison des régimes de houles en termes de hauteur de vague (graphiques du haut), période au large (graphiques du centre) et énergie (graphiques du bas) sur le sud-ouest de l’île de

    la Réunion (segments 37 à 60 encadrés en pointillés rouge) – (Lecacheux et al., 2012)

    Sur le secteur d’étude, il n’y a pas d’ouvrages de protection au sens du « futur guide », c'est-à-dire dont la vocation est de lutter contre les submersions marines (ex : digues). Les aménagements présents ne font donc pas l’objet d’une analyse de défaillance spécifique mais sont intégrés dans les simulations comme obstacles à l’écoulement.

    Les simulations sont réalisées à morphologie constante. Les « défaillances » des structures naturelles telles que les cordons sédimentaires et les falaises et leur évolution à échéance 100 ans font l’objet d’une adaptation cartographique des sorties du modèle à partir des observations historiques (cf. chapitre 3.3).

    Houles cycloniques

    Dina (Janvier 2002) Hollanda (Février 1994)

    Houles australes

    Août 2003 Mai 2007

    Houles d’alizés

    Juillet 2006

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    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 27

    3.2.2. Nature des simulations et méthode adoptée

    Localisation des simulations

    Compte-tenu des enjeux sur le sud de l’île de la Réunion et de la difficulté de mise en œuvre des calculs en modélisation 2D, ce type de simulation a été réservé au centre-ville de Saint-Pierre, le reste de la zone d’étude ayant fait l’objet de simulations en 1D sur des profils ponctuels. Pour cela, le sud-ouest de l’île de la Réunion a été divisé en zones supposées homogènes et représentatives vis-à-vis des enjeux et de leur exposition à la submersion marine, sur lesquelles ont été répartis 8 profils utilisés pour les simulations numériques en 1D (Illustration 14).

    Illustration 14 – Localisation des simulations dans la zone d’étude (en vert)

    Au final, les simulations réalisées sont les suivantes :

    - Houles australes de référence à l’Ouest de la Pointe de l’Etang-Salé : Simulations en 1D sur les profils 1 à 4 (Illustration 14) :

    o Scénario à court-terme, incluant une élévation du niveau marin de 20 cm ; o Scénario à long-terme, ou à horizon 2100, incluant une élévation du niveau

    marin de 60 cm. - Cyclone Hollanda à l’Est de la Pointe de l’Etang-Salé : Simulations en 1D sur les

    profils 5 à 8 et simulations en 2D sur la ville de Saint-Pierre (Illustration 14) : o Scénario à court-terme, incluant une élévation du niveau marin de 20 cm ; o Scénario à long-terme, ou à horizon 2100, incluant une élévation du niveau

    marin de 60 cm.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    28 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Données disponibles

    • Données topo-bathymétriques

    Les données bathymétriques utilisées dans le cadre de cette étude sont issues soit de l’étude HOULREU précédente (Pedreros et al., 2009), donc des sondes du SHOM (Service Hydrographique et Océanographique de la Marine), soit du programme Litto3D dont les données ont été livrées par le SHOM et l’IGN à la DEAL Réunion.

    Les données topographiques utilisées sont celles issues du programme Litto3D (levers Lidar à haute résolution). Pour les simulations 1D, les bâtiments n’ont pas été pris en compte, et seule la topographie issue du MNT Litto3D a été utilisé.

    En 2D, les bâtiments susceptibles d’interagir avec les écoulements à terre sont pris en compte à travers la réalisation d’un MNE (Modèle Numérique d’Elévation) à partir de la BDTopo (IGN), des données Litto3D. Les principales étapes nécessaires à cette construction, développées dans le cadre du projet ALDES (Alerte descendante aux tsunamis en Méditerranée Occidentale : Le Roy et al., 2012), sont schématisées à l’Illustration 16 :

    - Dans le MNE « brut » issu de Litto3D sont intégrés aussi bien le bâti que les arbres, les voitures, etc… Le croisement avec la couche « bâti » de la BDTopo 2008 de l’IGN permet d’en extraire les éléments correspondant strictement aux bâtiments.

    - La superposition de cette couche « bâti 3D » au MNT généré avec les données Litto3D et les sondes Histolitt permet d’établir un MNE ne prenant en compte comme « sursol » que le bâti.

    - Enfin, des corrections manuelles peuvent être nécessaires pour tenir compte des bâtiments et/ou ouvrages qui ne figurent pas dans la BDTopo de 2008.

    • Références altimétriques Les références altimétriques utilisées pour cette étude sont issues du document de référence publié par le SHOM (SHOM, 2011). Seuls trois sites y sont référencés pour l’Île de la Réunion. Il s’agit des ports de la Pointe des Galets, de Saint-Leu et de Saint Pierre. Compte-tenu de la localisation de ces sites, deux peuvent être jugés représentatif pour la présente étude : Saint-Leu et Saint-Pierre.

    Site

    Plus haute mer

    astronomique (m/ ZH)

    Moyenne des plus hautes mers

    journalières (m/ ZH)

    Niveau moyen (m/ZH)

    Moyenne des plus basses mers

    journalières (m/ ZH)

    Plus basse mer

    astronomique (m/ ZH)

    ZH /

    0 IGN89 (m)

    Saint-Leu 0,85 0,65 0,51 0,30 0,17 -0,530

    Saint-Pierre 0,92 0,70 0,50 0,20 0,02 -0,554

    Illustration 15 – Références altimétriques maritimes pour les sites de Saint-Leu et Saint-Pierre : Plus hautes et basses mers astronomiques, Moyenne des plus hautes et basses mers journalières, Niveau

    moyen et écart entre Zéro Hydrographique (ZH) et zéro IGN89 (SHOM, 2011)

    Les prédictions de marée n’étant disponibles à la Réunion que pour les sites de la Pointe des Galets et de Saint-Pierre (logiciel SHOMAR), c’est finalement le site de Saint-Pierre qui a été retenu comme référence unique pour l’étude, pour des raisons de cohérence et compte-tenu des écarts minimes entre les sites de Saint-Leu et de Saint-Pierre (hors basses-mers).

    Pour mémoire, on retiendra que le niveau de plus haute mer astronomique (marée) se situe dans le secteur d’étude aux alentours de +0,36 m IGN89 (4).

    4 Ce niveau est exactement à +0,32 m IGN89 à St Leu et à 0,366 m IGN89 à Saint-Pierre.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 29

    Illustration 16 – Principales étapes nécessaires à la construction du MNE (Le Roy et al., 2012)

    • Niveaux d’eau considérés

    Les niveaux d’eau ont été choisis à partir des cas historiques correspondants aux événements de référence :

    - Le niveau de marée prédite est calculé à l’aide du logiciel SHOMAR du SHOM à la

    Saint-Pierre, à l’heure du pic estimé de la houle lors de l’événement ; dans le cas où le

    pic de houle ne serait pas tout à fait concomitant avec la haute-mer, afin de tenir compte

    des diverses incertitudes liées aux données de forçage, il a été choisi de retenir

    finalement le niveau de pleine mer le plus proche du pic de houle, ce qui revient à se

    placer dans des conditions maximisantes afin de vérifier les possibilités de

    franchissements par les vagues ; ce niveau de marée est ensuite ramené au zéro IGN89

    par l’intermédiaire des références altimétriques présentées à l’Erreur ! Source du

    envoi introuvable..

    MNE « Brut »

    (Litto3D)

    Bâti

    (Litto3D)

    Extraction du bâti par la

    couche « bâti » de la

    BDTopo de l’IGN (prise en

    compte d’un buffer de

    1 m)

    MNT

    (Litto3D traité par l’IGN)

    MNE ne prenant en

    compte que le bâti

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    30 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    - La surcote atmosphérique est prise en compte à partir des données disponibles pour

    l’événement considéré.

    Les niveaux d’eau ainsi calculés sont ensuite considérés conformément à la méthodologie recommandée par le ministère en charge de l’écologie (Illustration 17), à savoir :

    - Prise en compte d’un scénario à court-terme, intégrant une marge d’élévation du niveau

    de la mer de 20 cm intégrée au niveau marin de référence ;

    - Prise en compte d’un scénario à long-terme (2100) intégrant une élévation du niveau

    moyen de la mer liée au changement climatique de 60 cm (dont les 20 cm intégrés au

    scénario court-terme) intégrée au niveau marin de référence à échéance 2100.

    Illustration 17 - Niveaux marins à prendre en compte pour la caractérisation de l’aléa submersion marine (MEDDTL, 2012)

    Les surcotes atmosphériques ont été estimées à partir des éléments disponibles pour chacun des deux événements considérés :

    - pour les houles australes, la surcote atmosphérique reste inconnue ; ces houles étant générées par des tempêtes lointaines (et n’induisant donc a priori pas de dépression au niveau de la Réunion), il a été choisi de supposer cette surcote nulle pour cet événement ;

    - pour le cyclone Hollanda de 1994, la surcote a été estimée par un calcul de baromètre inverse : la pression atmosphérique minimale mesurée sur Saint-Pierre pour cet événement était de 967 hPa (Météo France Réunion), pour une pression atmosphérique normale au niveau de la mer de 1 015 hPa (Piton et Taquet, 1992), soit une surcote atmosphérique estimée à 0,48 m. Cette valeur est tout à fait cohérente avec la surcote de 0,40 m enregistrée à la Pointe des Galets par Météo France Réunion, compte-tenu de la trajectoire du cyclone (passage au sud de la Réunion).

    Pour les deux événements considérés dans cette étude (houles australes pour les profils 1 à 4 et cyclone Hollanda pour la ville de Saint-Pierre et les profils 5 à 8), les niveaux d’eau considérés sont finalement les suivants :

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 31

    Evénement de

    référence

    (secteurs)

    Marée prédite

    (SHOMAR, /ZH)

    Surcote atmosphérique

    Niveau marin de référence à court-terme (/0 IGN89)

    Niveau marin de référence à long-terme (/0 IGN89)

    Houles australes

    (profils 1 à 4)

    +0,68 m (13/05/2007 à 06h00

    TU) Inconnue +0,33 m +0,73 m

    Cyclone Hollanda (Ville

    de Saint-Pierre et profils 5 à 8)

    +0,86 m (11/02/1994 à 09h00

    TU) +0,48 m +0,99 m +1,39 m

    Illustration 18 - Niveaux marins retenus pour les simulations de submersion

    Méthode adoptée pour les simulations en 1D

    La méthode mise en œuvre s’appuie sur les résultats de l’étude HOULREU du BRGM (grilles R2O et R2S à résolution 90 m, Pedreros et al., 2009). Pour les simulations en 1D, compte-tenu des incertitudes et afin de simplifier la démarche, les simulations ont été menées directement à partir des houles de référence publiées par Lecacheux et al. (2012) suite à l’étude HOULREU : les caractéristiques des houles au large pour chaque événement avaient été corrigées pour estimer les caractéristiques des vagues équivalentes orthogonales à la côte au large. L’utilisation de ces résultats permet de simuler la propagation des vagues depuis le large jusqu’à la côte directement en 1D sous SWAN.

    La démarche pour les simulations 1D de la submersion peut finalement être fragmentée en 3 principales étapes, toutes étant menées en régime stationnaire, éventuellement suivies d’une quatrième étape (simulation en régime instationnaire) suivant les résultats obtenus (ces principales étapes sont détaillées aux paragraphes suivants) :

    - propagation de spectres à la côte par le code SWAN en 1D, en conditions

    « maximisantes » (associant pic des vagues et niveau d’eau maximal, même si les deux

    phénomènes ne se sont pas produits simultanément lors de l’événement historique) à

    partir du calcul des houles équivalentes au large orthogonales à la côte (Lecacheux et

    al., 2012) ;

    - génération de séries temporelles au-delà de la zone de déferlement pour un couplage

    avec un code vague-à-vague ;

    - simulation de la submersion en 1D avec le code SurfWB sur une durée de

    30 minutes (en conditions maximisantes), ce qui correspond à une centaine de vagues

    afin d’obtenir un nombre de vagues représentatif des phénomènes ;

    - selon les résultats sur 30 minutes :

    o si aucun franchissement n’est constaté pour les conditions « maximisantes », ce

    résultat constitue le résultat final et permet de déterminer le run-up maximal

    atteint par les vagues ;

    o si par contre un franchissement est constaté, il est nécessaire pour quantifier le

    volume d’eau à terre d’effectuer des simulations en conditions instationnaires

    (i.e. dont les conditions en termes de niveau d’eau et de caractéristiques des

    vagues évoluent au cours du temps) ; ces simulations permettent d’accéder aux

    instants auxquels le franchissement débute et s’achève, et aux débits

    franchissant associés.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    32 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    • Simulations SWAN en 1D

    Les calculs sont tout d’abord menés à l’aide du code SWAN en 1D (Booij et al., 2004), en conditions stationnaires dans des conditions « maximisantes ». Le code SWAN permet alors de propager les spectres de houles depuis le large jusqu’à la côte.

    Les simulations de houles australes et cycloniques menées lors de l’étude HOULREU (résolution de 90 m, grilles de calcul notées R2O et R2S dans Pedreros et al., 2009) et modifiées par Lecacheux et al. (2012) pour calculer les houles de référence au large orthogonales à la côte, sont exploitées suivant les 2 scénarios envisagés (court-terme et long-terme).

    Ces caractéristiques des houles de référence au large sont utilisées comme forçages pour SWAN sur les profils (à des profondeurs de l’ordre de 60 m), moyennant l’utilisation de spectres de Jonswap. La propagation des spectres depuis le large jusqu’à la côte est menée à une résolution de 1 m le long du profil, et permet de connaitre les principales caractéristiques des vagues le long du profil dans les deux scénarios étudiés, et notamment :

    - Les spectres des vagues et les hauteurs significatives et périodes associées ; - Les hauteurs significatives des vagues ; - Le setup (surcote induite par le déferlement des vagues).

    • Génération d’une série temporelle

    Les caractéristiques des spectres issues des calculs menés sous SWAN (hauteurs significatives et périodes-pic des vagues) sont ensuite utilisées pour reconstituer des séries temporelles de vagues conformes à ces caractéristiques au-delà de la zone de déferlement, pour chaque profil et pour chaque niveau d’eau considéré. Les séries temporelles ont été reconstituées sur des durées de 30 minutes, de manière à assurer un nombre de vagues supérieur à 100 pour une représentativité suffisante.

    • Simulation de la submersion en 1D en conditions stationnaires sur une durée de 30 minutes

    Le code SurfWB (Marche et al., 2007) permet de simuler la propagation des vagues depuis le point d’entrée du profil (après déferlement) jusqu’à la côte, puis, par la mise en place de schémas à capture de choc et bien équilibrés (« Well-balanced »), il permet de simuler le comportement des vagues sur le rivage (jet de rive, submersion…). Il a déjà été utilisé par le BRGM en une dimension ou en deux dimensions pour simuler des submersions générées soit par des tempêtes ou cyclones (tempête de 1982 à Palavas-les-Flots : Pedreros et al., 2011 ; cyclones tropicaux en Polynésie Française : Pedreros et al., 2010) ou par des tsunamis (tsunami de l’aéroport de Nice en 1979 : Le Roy et al., 2011).

    Les simulations de submersion en 1D sont menées avec comme forçage, pour chaque profil et pour chaque niveau d’eau étudié, les séries temporelles de 30 minutes reconstituées précédemment à partir des spectres calculés par le code SWAN.

    Les calculs sont menés sur des profils topo-bathymétriques issus des données Litto3D5 ré-échantillonnées pour une résolution de calcul de 50 cm dans l’axe du profil.

    5 Ces profils n’intègrent pas le bâti.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 33

    En une dimension, le code SurfWB prend en compte une friction au fond homogène par l’intermédiaire d’un coefficient de Manning. Pour les simulations présentées dans le présent rapport, la valeur de ce coefficient a été fixée à 0,03 s/m1/3, correspondant à un fond naturel relativement irrégulier (quelques pierres, algues…).

    Les résultats obtenus par ces simulations permettent de connaitre à tout instant la surface libre de l’eau le long du profil observé (Illustration 19), et d’en tirer des animations retraçant les mécanismes mis en jeu. Les résultats permettent également de connaitre, pour chaque profil et chaque niveau d’eau, les caractéristiques globales de la simulation (setup, cotes maximales et minimales de l’eau le long du profil, courants maximaux en flux et en reflux).

    Illustration 19 – Aperçu de la propagation des vagues le long du profil 1

    S’il n’y a pas de franchissement pour ces conditions maximisantes, alors ces résultats constituent le résultat final des simulations, fournissant le run-up maximal atteint par les vagues.

    • En cas de franchissement, simulation de la submersion en 1D en conditions instationnaires

    En cas de franchissement, il s’avère nécessaire d’effectuer de nouvelles simulations en conditions instationnaires réalistes (évolution des conditions de vague et des niveaux d’eau au cours du temps) afin de quantifier les débits franchissants au cours du temps.

    Pour cela, les simulations en 2D menées avec le code SWAN dans le cadre de l’étude HOULREU à une résolution de 90 m sur la côte sud de l’île (grilles de calcul notées R2O et R2S dans Pedreros et al., 2009) sont traitées selon la méthode proposée par Lecacheux et al. (2012) afin d’obtenir les caractéristiques de vagues au large orthogonales à la côte et équivalentes à celles simulées au cours du temps (et non uniquement au pic de la houle, comme réalisé par Lecacheux et al., 2012).

    Par ailleurs, les variations du niveau d’eau doivent également être prises en compte au cours du temps, ce qui est notamment possible par des calculs de marée par le logiciel SHOMAR.

    Suivant la même approche que celle adoptée pour les simulations en conditions stationnaires maximisantes, les caractéristiques horaires des vagues sont propagées jusqu’à la côte avec le code SWAN en 1D, en prenant en compte l’évolution du niveau d’eau.

    A partir des caractéristiques des vagues au-delà de la zone de déferlement, une série temporelle couvrant l’ensemble de la période susceptible de donner lieu à des franchissements peut être générée, en assemblant les séries temporelles composées pour chaque heure à partir des caractéristiques des vagues et des niveaux d’eau associés (incluant de plus le setup calculé lors de la propagation 1D avec le code SWAN).

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    34 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Les simulations « vague-à-vague » avec le code SurfWB peuvent alors être menées sur l’ensemble de la période. L’analyse des résultats permet alors d’accéder aux heures des premiers et des derniers franchissements, de quantifier les débits franchissants au cours du temps et d’estimer la submersion à terre lors de l’événement.

    Méthode adoptée pour les simulations en 2D à Saint-Pierre

    La propagation des vagues à la côte ainsi que la submersion marine ont été calculées grâce au modèle SWASH (Simulating WAves till SHore). Il s’agit d’un code vague-à-vague développé par l’Université Technologique de Delft aux Pays-Bas (Zijlema et al., 2011). Il résout les équations de Saint-Venant non linéaires (nonlinear shallow water) en incluant les termes non-hydrostatiques de la pression. Ce code permet de simuler la propagation des vagues en domaine côtier ainsi que la submersion marine car il tient compte des phénomènes de : réfraction, diffraction, frottement au fond, gonflement, déferlement, réflexion, des interactions vague-vague et vague-courant, génération des courants induits par les vagues, le traitement de l’interface sèche-mouillée et la propagation des écoulements en zone de swash en présence d’ouvrages et du bâti. Récemment, il a été testé avec succès au Mexique sur un environnement proche de Saint-Pierre caractérisé par la présence d’un récif frangeant (Torres-Freyermuth et al. 2012).

    Il est à noter que ce code ne contient pas de module morphodynamique si bien qu’il ne peut pas modéliser l’érosion des plages ou des cordons littoraux.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 35

    3.2.3. Simulation 1D des houles australes de référence (profils 1 à 4)

    Les houles australes constituant l’événement de référence uniquement à l’Ouest de la Pointe de l’Etang-Salé, seules les simulations en 1D sur les profils 1 à 4 ont été menées avec cet événement.

    Simulations Swan 1D : propagation des conditions de vagues

    Les caractéristiques des houles de référence au large exploitées suivant les 2 scénarios envisagés (court-terme et long-terme) sont présentées dans le tableau de l’Illustration 20. Ces caractéristiques ont été utilisées comme forçages pour SWAN sur les profils.

    Profil Lieu

    Segment identifié par Lecacheux et al.

    (2012) (cf Illustration 13)

    HS (m) Tp (s)

    1 Trois-Bassins 61 5.90 16.51

    2 Saint-Leu 58 4.33 16.51

    3 Les Avirons 55 6.19 16.51

    4 Etang-Salé 54 5.65 16.51

    Illustration 20 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues au large orthogonales à la côte utilisées en forçage des profils 1 à 4 (d’après Lecacheux et al., 2012)

    Les caractéristiques des vagues issues des simulations SWAN incluent notamment les hauteurs significatives et le setup le long du profil (surcote induite par le déferlement des vagues, calculée à travers l’élévation du niveau moyen). Un aperçu des résultats pour le profil 1 est présenté aux illustrations 21 et 22 pour le scénario à court-terme, et aux illustrations 23 et 24 pour le scénario à long-terme. Le profil 1 est situé sur la commune de Trois-Bassins, au niveau du quartier de la Souris Blanche (cf Illustration 14).

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    36 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 21 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues le long du profil 1 pour le scénario à court-terme

    En marron : Topo-bathymétrie ; en bleu-clair : Niveau d’eau statique (marée, surcote atmosphérique, élévation du niveau marin de 20 cm) ; en rouge : Setup (élévation due aux vagues) ; en bleu : hauteur significative des vagues (enveloppes des crêtes et des

    creux des vagues.)

    Illustration 22 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues à la côte pour le profil 1 pour le scénario à court-terme

    En marron : Topo-bathymétrie ; en bleu-clair : Niveau d’eau statique (marée, surcote atmosphérique, élévation du niveau marin de 20 cm) ; en rouge : Setup (élévation due aux vagues) ; en bleu : Enveloppes des crêtes et des creux des vagues.

    Profil 1 – Scénario à court-terme

    Profil 1 – Scénario à court-terme

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 37

    Illustration 23 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues le long du profil 1 pour le scénario à long-terme

    En marron : Topo-bathymétrie ; en bleu-clair : Niveau d’eau statique (marée, surcote atmosphérique, élévation du niveau marin de 20 cm) ; en rouge : Setup (élévation due aux vagues) ; en bleu : Enveloppes des crêtes et des creux des vagues.

    Illustration 24 – Houles australes de référence : caractéristiques des vagues à la côte pour le profil 1 pour le scénario à long-terme

    En marron : Topo-bathymétrie ; en bleu-clair : Niveau d’eau statique (marée, surcote atmosphérique, élévation du niveau marin de 20 cm) ; en rouge : Setup (élévation due aux vagues) ; en bleu : Enveloppes des crêtes et des creux des vagues.

    Profil 1 – Scénario à long-terme

    Profil 1 – Scénario à long-terme

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    38 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Les résultats obtenus le long de chacun des profils montrent que l’augmentation du niveau d’eau dans le scénario à long-terme par rapport au scénario à court-terme conduit à des hauteurs significatives des vagues à la côte plus élevées de 20 à 25 cm car les vagues franchissent plus aisément les petits-fonds (récifs…) du fait d’un déferlement légèrement moins marqué (Illustration 26 et Illustration 27).

    L’analyse de ces résultats permet d’identifier les zones de déferlement des vagues. Une extraction des spectres et des paramètres des vagues est réalisée au-delà de cette zone pour chacun des profils et chacun des deux scénarios, afin de réaliser le couplage avec le code SurfWB (qui ne prend pas en compte le phénomène de déferlement).

    Reconstitution des séries temporelles

    Les spectres de vagues ainsi obtenus montrent, quels que soient le profil et le niveau d’eau considéré suivant le scénario, que la fréquence dominante des vagues est de l’ordre de 0,058 Hz, ce qui correspond à des vagues de période de l’ordre de 17 secondes. On remarque toutefois que plus le niveau d’eau considéré est important, plus la hauteur du pic est importante, ce qui traduit une énergie plus importante des vagues (l’énergie étant représentée par la surface comprise sous la courbe du spectre). Ceci est illustré sur l’exemple du profil 1, à l’Illustration 25.

    Illustration 25 – Comparaison des spectres calculés par SWAN en entrée du profil 1 pour les 2 valeurs de niveau considérées

    Les caractéristiques de ces spectres (hauteurs significatives et périodes-pic des vagues) sont ensuite utilisées pour reconstituer des séries temporelles de vagues conformes à ces caractéristiques, pour chaque profil et pour chaque niveau d’eau considéré, sur des durées de 30 minutes.

    Chaque série temporelle est ensuite « rétro-analysée » de manière à vérifier la cohérence entre les paramètres issus de SWAN et ceux propres aux séries temporelles générées. Ces comparaisons sont présentées vis-à-vis des hauteurs significatives et des périodes moyennes aux illustrations 26 et 27, respectivement pour les scénarios à court-terme (+20 cm) et à long-terme (+60 cm).

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 39

    Profil 1 Profil 2 Profil 3 Profil 4

    Hs (m)

    Tmoy (s)

    Hs (m) Tmoy

    (s) Hs (m)

    Tmoy (s)

    Hs (m) Tmoy

    (s)

    SWAN 1,01 14,90 1,80 14,76 0,99 14,92 0,70 14,88

    Série tempo

    0,97 14,73 1,74 15,39 0,96 15,20 0,68 15,38

    Ecart 0,04 0,17 0,06 0,63 0,03 0,28 0,02 0,50

    Illustration 26 – Houles australes de référence : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils calculées par SWAN et celles des

    séries temporelles reconstituées, pour le scénario à court-terme

    Profil 1 Profil 2 Profil 3 Profil 4

    Hs (m)

    Tmoy (s)

    Hs (m) Tmoy

    (s) Hs (m)

    Tmoy (s)

    Hs (m) Tmoy

    (s)

    SWAN 1,26 14,87 2,00 14,71 1,23 14,90 0,89 14,87

    Série tempo

    1,21 15,26 1,95 15,25 1,18 15,17 0,86 15,20

    Ecart 0,05 0,39 0,05 0,54 0,05 0,27 0,03 0,33

    Illustration 27 – Houles australes de référence : comparaison entre les caractéristiques des vagues (Hs : Hauteur significative ; Tmoy : Période moyenne) en entrée des profils calculées par SWAN et celles des

    séries temporelles reconstituées, pour le scénario à long-terme

    Simulations de submersion en conditions stationnaires sur 30 minutes

    Les simulations de submersion en 1D ont été menées en utilisant pour chaque profil et pour chaque niveau d’eau étudié les séries temporelles de 30 minutes reconstituées précédemment à partir des spectres calculés par le code SWAN.

    Les résultats obtenus sont présentés Illustration 28.

    Pour mémoire, le niveau de plus haute mer astronomique (marée) se situe dans le secteur d’étude aux alentours de +0,36 m IGN89 (cf. 3.2.2). Il correspond à la limite d’action de la mer par temps calme (pas de vagues) pour les plus hautes mers astronomiques.

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    40 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Illustration 28 – Houles australes de référence : exemple de caractéristiques globales d’une simulation sur le profil 1 pour le scénario à long-terme : hauteurs d’eau moyennes, maximales et minimales et

    vitesses maximales en flux et en reflux

    Les niveaux maximaux obtenus sur le profil 1 (Trois-Bassins) sont représentés à l’illustration 29. On constate l’effet important du niveau d’eau sur les vagues à terre, puisqu’entre le scénario à court-terme et le scénario à long-terme, la différence entre les run-up maximaux atteint 0,9 m (alors que l’écart sur le niveau statique n’est que de 40 cm). D’après le modèle, dans le scénario à court-terme, les vagues peuvent atteindre la limite de la propriété située au-delà du haut de plage, alors que dans le scénario à long-terme elles peuvent atteindre la propriété jusqu’à la piscine.

    Niveau marin statique (marée + 60cm)

    Enveloppe inférieure des vagues

    Enveloppe supérieure des vagues

    Niveau moyen

    Vitesses maximales en reflux

    Vitesses maximales en flux

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    BRGM/RP-62172-FR – Rapport final 41

    Illustration 29 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 1 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées

    L’influence du niveau d’eau est faible sur le profil 2 (au nord de la cité des Pêcheurs à Saint-Leu), puisque les résultats diffèrent assez peu entre le scénario à court-terme et le scénario à long-terme (Illustration 32).

    Illustration 30 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 2 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées

    Scénario à long terme

    (2100)

    Niveau marin statique (marée + 60cm)

    Enveloppe supérieure des vagues

    Niveau marin statique (marée + 20cm)

    Enveloppe supérieure des vagues

    Scénario à court terme

    (actuel)

    Scénario à long terme

    (2100)

    Niveau marin statique (marée + 60cm)

    Enveloppe supérieure des vagues

    Scénario à court terme

    (actuel)

    Niveau marin statique (marée + 20cm)

    Enveloppe supérieure des vagues

  • Cartographie des aléas côtiers des communes du Sud-Ouest de la Réunion

    42 BRGM/RP-62172-FR – Rapport final

    Sur le profil 3, sur la plage de l’Etang-Salé, la submersion est contenue par un contrôle topographique bien marqué : les vagues peuvent affecter l’intégralité de la plage (notamment dans le scénario à long-terme), mais ne peuvent franchir la forte pente au-dessus de laquelle se trouve la route.

    Illustration 31 – Houles australes de référence : hauteurs d’eau maximales obtenues le long du profil 3 pour les scénarios à court-terme et à long-terme pour 30 minutes simulées

    Le profil 4 est situé à l’Etang-Salé-les-Bains, à l’extrémité de la rue des Capucins. D’après le