Suivi sismologique de l'impact des cyclones sur la charge de fond de la Rivière des Pluies et de la Rivière du Mât à La Réunion

par Alicia Gonzalez

Thèse de doctorat en Sismologie

Sous la direction de Guilhem Barruol et de Fabrice R. Fontaine.

Le jury était composé de Florent Gimbert, Alain Recking, Jean-Lambert Join, Valérie Ferrazzini.

Les rapporteurs étaient Christel Tiberi, Eric Larose.


  • Résumé

    Les cyclones tropicaux peuvent générer d'énormes taux de précipitation conduisant à des crues torrentielles. Les conséquences pour les infrastructures civiles et les populations peuvent être importantes car des quantités phénoménales de sédiments sont transportées vers l'océan. Les mesures directes du transport sédimentaire sont impossibles à mettre en œuvre dans ces conditions hydrodynamiques extrêmes. Afin de pallier ces limitations expérimentales, des études antérieures ont montré que la sismologie peut être un excellent outil pour accéder de façon indirecte aux informations relatives à la dynamique d'un cours d'eau en crue : l'écoulement turbulent et le transport solide. L’île de La Réunion est un lieu idéal pour effectuer de telles observations car ses reliefs, sa latitude, et de ce fait les aspects climatiques favorisent la génération de crues torrentielles potentiellement dévastatrices. Nous avons déployé un réseau sismologique temporaire de dix stations sismiques à trois composantes et de type large bande (http://dx.doi.org/10.15778/RESIF.ZF2015) dédié à l'étude des signaux associés à l’activité de la Rivière des Pluies et de la Rivière du Mât. Les données de ces stations sismiques pendant plusieurs crues cycloniques (Bejisa, Carlos et Dumazile) ont été analysées. Pour une meilleure compréhension du signal sismologique d'origine fluviatile, un des points clés a été de le confronter aux données hydrométéorologiques et ponctuellement aux observations granulométriques et photogrammétriques. Nous montrons qu'il est possible d'utiliser les observations sismiques à hautes fréquences (> 1 Hz) pour suivre la variation du niveau de l'eau pendant de tels épisodes à La Réunion et ainsi estimer une vitesse d'onde de crue. Nous discriminons la signature sismique de l’écoulement et du transport sédimentaire et montrons que ces deux sources sismiques sont réparties dans l'ensemble du segment de rivière se trouvant à proximité des sismomètres.

  • Titre traduit

    Seismological monitoring of the impact of cyclones on the bedload of the rivers Rivière des Pluies and Rivière du Mât in La Reunion Island


  • Résumé

    Tropical cyclones can generate huge precipitation rates leading to torrential floods. The consequences for civilian infrastructures and population can be significant as phenomenal amounts of sediment are transported to the ocean. Direct measurements of sediment transport are impossible to implement under these extreme hydrodynamic conditions. To overcome these experimental limitations, previous studies have shown that seismology can be an excellent tool for an indirect access to information on the dynamics of a flooded river: turbulent flow and solid transport. Reunion Island is an ideal place to make such observations because its relief, its latitude, and therefore the climatic aspects favour the generation of potentially devastating torrential floods. We have deployed a temporary seismological network of ten three-component, brodeband seismic stations (http://dx.doi.org/10.15778/RESIF.ZF2015) dedicated to studying signals associated with the activity of the rivers Rivière des Pluies and the Rivière du Mât. Data from these seismic stations during several cyclonic floods (Bejisa, Carlos and Dumazile) were analyzed. For a better understanding of the seismological signal of fluvial origin, one of the key points was to compare it with hydrometeorological data and punctually with granulometric and photogrammetric observations. We show that it is possible to use high-frequency seismic observations (> 1 Hz) to monitor the variation in water level during such episodes in Reunion Island and thus estimate a flood wave velocity. We distinguish the seismic signature of the flow and sediment transport and show that these two seismic sources are distributed throughout the entire river segment near the seismometers.


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