4631385 RAPPORT FINAL C converti - Strasbourg · life08 nat/f/000471 restauration de la dynamique des habitats alluviaux rhenans sur l ’ile du rohrschollen action a3 : etude de

VILLE DE STRASBOURG DIRECTION DES ESPACES PUBLICS ET NATURELS

LIFE08 NAT/F/000471 RESTAURATION DE LA DYNAMIQUE DES

HABITATS ALLUVIAUX RHENANS SUR L’ILE DU

ROHRSCHOLLEN

ACTION A3 : ETUDE DE RISQUES ET DETERMINATION

DES PROCEDURES DE GESTION DES OUVRAGES

Rapport final - RESUME

JUILLET 2011

N° 4 63 1385

Projet cofinancé par l’agence de l’eau Rhin Meuse, le département du bas Rhin, DREAL Alsace, la région Alsace, Electricité de France, ville de Strasbourg

VILLE DE STRASBOURG LIFE08 NAT/F/000471RESTAURATION DYNAMIQUE DES HABITATS ALLUVIAUX RHENANS SUR L’ILE DU ROHRSCHOLLEN

RAPPORT ACTION A3 : ETUDE DE RISQUES ET DETERMINATION DES PROCEDURES DE GESTION DES OUVRAGES

SOGREAH –FGU/PES/AEP/GMU/ISN – 4631385 – JUILLET2011 VERSION C PAGE A



SOGREAH –FGU/PES/AEP/GMU/ISN – 4631385 – JUILLET2011 VERSION C PAGE 1

RESUME DE L’ETUDE

La Ville de Strasbourg envisage de restaurer la dynamique des habitats alluviaux rhénans présents sur l’île du Rohrschollen, par le rétablissement d’un régime de crues dynamiques calqué sur le rythme hydrologique du Rhin.

Pour cela, une étude de fonctionnalité hydraulique et écologique et une étude de définition des travaux ont été réalisées par le passé, s’appuyant sur une modélisation hydraulique maillée à casiers, étendue à l’ensemble du territoire de l’île.

La présente étude hydraulique est destinée à précis er le cadre opérationnel du fonctionnement de la future prise d’eau pour la red ynamisation du Bauerngrundwasser , tant sur l’ouvrage en lui-même que sur d’éventuels aménagements connexes destinés à favoriser la propagation de la dynamique alluviale à l’île du Rohrschollen dans son ensemble, sous réserve de maîtrise de la sécurité des biens e t des personnes .

Les éléments essentiels de la présente étude sont les suivants :

• Définition d’une loi d’injection de débit ;

• Analyse des conditions de propagation des inondations dynamiques de l’île en fonction des débits injectés,

• Définition de la configuration optimale des aménagements à prévoir pour la régénération des milieux, au travers de l’analyse des résultats de 3 scénarios de modélisation ;

• Estimation des risques d’érosion et affouillement au pied des ouvrages sensibles gérés par EDF ; prise en compte des risques de déstabilisation des berges et des effets du projet sur le dispositif de rétention des crues par manœuvre du barrage agricole de Kehl-Strasbourg ;

• Définition de la procédure de mise en œuvre des accords internationaux indispensables au fonctionnement de la prise d’eau, compte tenu de la complexité de la gestion des crues du Rhin, au-delà du débit de fonctionnement des usines hydroélectriques.

• Elaboration d’une trame de plan de secours pour assurer la mise en sécurité de l’île vis-à-vis du public.

Sur la base des résultats de modélisation obtenus, des ajustements du projet ont été définis au stade APS pour assurer, tant en phase travaux, que sur le fonctionnement à long terme, une gestion sécurisée des ouvrages.

Cette mission constitue l’action A3 des études complémentaires à mener dans le cadre de la définition des aménagements pour la restauration d’une fonctionnalité globale des milieux aquatiques de l’île. Cette étude a été menée en intégrant les enjeux des actions A1 et A2 engagées en parallèle, de manière à garantir une cohérence des aménagements proposés, vis-à-vis de la connectivité de l’île avec le Rhin (A1) et la mise en valeur des habitats de la Loche de rivière (A2)




Définition de la loi d’injection de débit

Le débit maximal considéré pour la redynamisation est de 100 m3/s. La réduction du débit maximal réellement injecté évoquée lors du comité de pilotage du 02 mai 2011, si elle était confirmée dans la suite du projet, ne modifierait que peu la loi d’injection de débit proposée puisque l’essentiel réside dans le respect des principes suivants :

• Pour la plage de débit 1550 < QRhin < 1700 m3/s : accroissement linéaire du débit injecté correspondant à 20% de l’accroissement du débit total du Rhin ;

• Entre 1700 < QRhin < 1840 m3/s (ou plus généralement jusqu’à ce que le débit maximal à injecter soit atteint) : accroissement linéaire du débit injecté correspondant à 50% de l’accroissement du débit du Rhin ;

• Pour 1840 < QRhin < 2600 m3/s : injection du débit maximal (pour le cas d’un débit maximal de 100 m3/s) ;

• Une décroissance rapide des débits injectés pour 2600 < QRhin < 2800 m3/s de manière à anticiper sur l’abaissement préventif du Vieux-Rhin.

La figure suivante représente la forme de la loi d’injection pour un débit maximal injecté de 100m3/s.

Fig. 1 RAPPEL DE LA LOI D ’INJECTION DE DEBIT SUR L ’ILE DU ROHRSCHOLLEN A DES FINS DE REDYNAMISATION ALLUVIALE

Les débits du Rhin mentionnés dans l’abscisse du graphique ci-dessus, sont ceux qui transitent dans le Rhin au barrage de dérivation situé au Sud de l’île du Rohrschollen. Ces valeurs constituent donc des valeurs locales mesurées par les services d’EDF.




EDF pourra a priori transmettre au gestionnaire de la prise, les valeurs de débits qui transitent par le barrage de dérivation (voir relation sur le graphique précédent). Ces valeurs de débits mesurées localement permettent de s’affra nchir de la prise en compte des débits prélevés plus amont (Polders d’Erstein et d’ Altenheim notamment) et constitueront ainsi la source d’information la plus fiable. Une sollicitation officielle d’EDF par la ville de Strasbourg pourra permettre de trouver un accord de communication de ces données.

Pour résumer :

• la consigne d’injection sera définie à partir des vale urs de débit mesurées au droit du barrage de dérivation et transmises par ED F selon un accord qui sera passé avec le gestionnaire de la prise d’eau ;

• la manœuvre du clapet sera par ailleurs asservie à une mesure du niveau du Rhin en amont, de manière à obtenir un débit injecté conforme à la consigne ;

• la consigne de fermeture progressive de la prise d’eau se fera soit de manière automatique lorsque le débit du Rhin dépassera 2600 m3/s soit par commande directe du gestionnaire en cas d’évènement particulier (maintenance sur le barrage agricole par exemple) ou de démarrage anticipé de la procédure d’écrêtement des crues du Rhin.

Contexte hydrologique et méthodologie de constructi on des scénarios pour les simulations hydrauliques

Le recoupement d’information « débits du Rhin / loi d’injection de débit proposée pour l’île du Rohrschollen » a permis d’obtenir les info rmations suivantes :

RESULTATS DES ANALYSES STATISTIQUES REALISES SUR LES DEBITS DU RHIN ET RECOUPEMENTS AVEC LA LOI D ’INJECTION DE DEBIT PROPOSEE

Nombre moyen de

jours par an

% du temps sur l’année

% du temps sur le nombre total de jours

d’injection

1540 < Débit du Rhin < 2800 m3/s 49 13.4%

0 < QRohr < 20 m3/s 9.9 2.7% 20.2%

20 <= QRohr < 40 m3/s 6.3 1.7% 12.9%

40 <= QRohr < 60 m3/s 3.1 0.9% 6.4%

60 <= QRohr < 80 m3/s 3.2 0.9% 6.5%

80 <= QRohr < 100 m3/s 2.7 0.7% 5.6%

QRohr = 100 m3/s 23.7 6.5% 48.4%

Il faut retenir de ces informations que l’injection de débit se fera, sur la base des connaissances actuelles, en moyenne 49 jours par an. Sur ces 49 jours, une dizaine de jours (soit enviro n 20% du temps) correspondra à une injection de débit inférieure à 20 m 3/s. Cela s’explique par le fait qu’en période de hautes eaux, les débits du Rhin se stabilisent assez fréquemment autour de 1500 – 1600 m3/s, plage de débit constituant la transition dans la loi d’injection de débit.

L’organigramme suivant présente la méthodologie suivie pour progresser dans la conception du projet et définir par étape les nouveaux scénarii à modéliser :




Fig. 2 PRESENTATION DE LA METHODOLOGIE DE MODELISATION

Synthèse des résultats de simulations

Le premier scénario modélisé correspond à un état initial reflétant la configuration actuelle de l’île, soumise aux injections de débit. Il s’agissait donc d’observer le comportement des écoulements sur l’île dans l’hypothèse où aucun amé nagement n’était apporté sur l’île en dehors de l’ouvrage de prise d’eau et de la création du chenal de connexion au Bauerngrundwasser, principal émissaire du réseau hydrographique.

La forme et le tracé du chenal ont été prévus de façon à contenir le débit maximal au-delà des pylônes, puis de rejoindre le Bauerngrundwasser de manière relativement directe, en marge de la ligne à haute tension.

Les résultats complets de simulations sont présentés est au chapitre III.

Les résultats de simulation pour ce premier scénario, indiquent les éléments suivants :

• L’ennoyage de l’île devient très conséquent à partir de 40 m3/s, et quasiment maximal dès 60 m3/s ;

• Des retours anticipés au Vieux Rhin se produisent via les bras secondaires, de l’ordre du quart des débits injectés jusqu’à 60 m3/s, se stabilisant autour de 13 à 14 m3/s pour les gammes de débit supérieures (80 et 100 m3/s) ;

• Jusqu’à 60 m3/s, la restitution des débits au Vieux Rhin, se répartit majoritairement par surverse entre le débouché du Bauerngrundwasser et la pointe Nord de l’île ;

• Au-delà de 60 m3/s, des surverses sont susceptible d’affecter la frange Est de la pointe Sud de l’île




Fig. 3 CONFIGURATION MODELISEE AU SCENARIO 1

Dans le second scénario comme dans le troisième , toujours basés sur la topographie réelle de l’île, les principaux ajustements ont consisté à :

• modéliser une rehausse de la crête de berge constituant la frange Est de l’île de manière à contenir les écoulements vers le Nord,

• modifier le tracé et le gabarit du chenal de connex ion au Bauerngrundwasser, et à revoir les caractéristiques de certains ouvrages de connexion île/Vieux-Rhin pour améliorer la dynamique des écoulements ainsi que la connectivité avec le Vieux-Rhin.

La différence entre les scénarii 2 et 3 réside dans la divergence des chenaux de connexion modélisés (tracé en plan) et dans la supp ression de deux tronçons de digues existantes sur l’île pour le scénario 3 :

Chenal de connexion à tracé relativement direct

Buses existantes de connexion île : Vieux-Rhin ouvertes

Capacité d’évacuation de la passe à poissons de 0.1 m3/s

SCENARIO 1




Fig. 4 CONFIGURATIONS MODELISEES AUX SCENARII 2 ET 3

Les résultats qui sont présentés ont été obtenus après stabilisation du modèle. La durée de stabilisation est une fonction du débit injecté. Da ns le cas du scénario 2, elle dure de 43 heures (1.8 jours) pour un débit de 20m 3/s à 10.5 heures pour 100m 3/s.

Les figures page suivantes, synthétisent les résultats de calculs obtenus pour chacun des scénarios dans l’hypothèse du débit maximum injecté de 100 m 3/s.

SCENARIO 2

Chenal de connexion sinueux passant par tous les points bas

Buses 3 et 4 fermées

Dalot à créer et buse 2 ouverte

Evacuation de 0.1m3/s par la passe à poissons

Rehausse de berge le long de la frange Est de l’île

SCENARIO 3

Evacuation de 0.1m3/s par la passe à poissons

Chenal de connexion intermédiaire

Brèches dans les anciennes digues

Dalot à créer et buse 2 ouverte

Rehausse de berge le long de la frange Est de l’île

Buses 3 et 4 fermées




Fig. 5 REPARTITION DES DEBITS EN SORTIE DE MODELE POUR 100 M3/S, APRES STABILISATION

DES ECOULEMENTS, POUR LE SCENARIO 1 (A GAUCHE), LE SCENARIO 2 (A DROITE) ET LE SCENARIO 3 (EN BAS)

9m3/s




Pour le scénario 1, les sorties de débit se répartissent le long de la frange Est de l’île, avec notamment des retours au Rhin dès la pointe Sud de l’île du fait des débordements par surverse (au-delà de 60 m3/s) mais aussi de l’évacuation de débit importante par les deux buses présentes sur les diffluences du Bauerngrundwasser. Ces pertes de débit dès l’amont étant en contradiction avec l’objectif de redynamisation de la totalité de l’île, les résultats de simulations suivants montrent que les modifications apportées dans le cadre des scéna rii 2 et 3 (rehausse de berge) ont bien permis de conteni r les écoulements vers le Nord. En effet pour un débit de 100 m3/s, environ 73 m3/s rejoint le Vieux-Rhin le long de ce secteur Nord, le reste du débit étant évacué à l’aval du Bauerngrundwasser (zone dite de delta).

Il ressort par ailleurs, que les hauteurs de submersion sont significativement augmentées dans le cas du scénario 2 pour un même débit injecté, tandis que les aménagements supplémentaires intégrés dans le scénario 3, n’ont pas réellement modifié les conditions de propagation des flux débordants.

Analyses des vitesses et potentiel de redynamisatio n

Les modifications du modèle accompagnant les scénarii 2 et 3 (modification du chenal de connexion amont par réduction de ses dimensions et de sa pente) ont conduit à augmenter les vitesses d’écoulement à débit équivalent dans le li t majeur sur la partie Sud de l’île .

Les vitesses en lit mineur sont globalement réduites par rapport au scénario 1 . Cela s’explique par l’augmentation des niveaux consécutive à la rehausse de berge sur la frange Est, ainsi qu’à la fermeture des buses d’alimentation des bras secondaires, la modification de tracé du chenal de connexion n’ayant que peu d’influence. Sur le cours principal du Bauerngrundwasser, seuls les deux tiers amont conservent un bon potentiel hydromorphologique. La transition entre zone calme au Nord et dynamique au Sud est donc légèrement décalée vers l’amont. L’arasement d’une partie des digues dans le cadre du dernier scénario modélisé ne permet pas d’améliorer cette situation.

Les vitesses d’écoulement observées dans le chenal de connexion sont maximales dans le scénario 1 et minimales dans le scénario 2. Le scénario 3 et son chenal de connexion « intermédiaire » crée un compromis entre le potentiel de naturalité du chenal et la conservation d’une dynamique significative.




Fig. 6 VITESSES D’ECOULEMENT MAXIMALES AU CENTRE DE L ’ILE POUR LE SCENARIO 1 ET UN

DEBIT DE 100M3/S.

Vitesses significatives dans le lit du

Bauerngrundwasser jusqu’à l’aval

Scénario 1 100m3/s




Fig. 7 VITESSES D’ECOULEMENT MAXIMALES AU CENTRE DE L ’ILE POUR LES SCENARII 2 ET 3 ET

UN DEBIT DE 100M3/S.

Diminution des vitesses (p/r scénario 1) malgré l’ouvrage de connexion

ajouté

Gain non significatif en termes de vitesses dans le Bauerngrundwasser entre

les scénarii 2 et 3

L’ouverture de la brèche induit une réduction des

vitesses au point d’étranglement

Scénario 3 100m3/s

Scénario 2 100m3/s




A l’extrémité Nord de l’île, le secteur visé pour favoriser la création d’une zone naturelle de restitution, les vitesses constatées confirment cette possibilit é avec des valeurs ponctuellement proches de 1.5m/s pour les scénarii 2 et 3. Dans le cas du scénario 1, si aucune protection des berges n’était mis en œuvre, il faudrait donc s’attendre, pour des débits supérieurs à 60 m3/s à des déstabilisations de berges étalées tout au long de la frange Est de l’île (sous l’effet d’érosion par surverse, avec un risque conjugué d’érosion interne par infiltration et circulations d’eau au travers des berges constituées de matériaux sablo-graveleux perméables) et à une perte de contrôle sur la répartition des débits injectés. Cette configuration n’est pas souhaitable au regard des enjeux de sureté d’une part et du fait qu’on risque à terme un by-pass de la majorité des débits injectés avec des retours anticipés au Vieux Rhin, sans bénéfice pour le réseau hydrographique de l’île dans son ensemble.

Le tableau page suivante synthétise les avantages et contraintes des 3 scénarios étudiés.







AVANTAGES INCONVENIENTS PROGRAMME DE TRAVAUX

Tracé relativement direct.Vitesses d'écoulement importantes permettant d'initier potentiellement des phénomènes d'érosion intéressants pour une

reprise de dynamique alluviale à court terme.

Faible diversité d'habitats à court terme dans le chenal de connexion (dans le cas de l'obtention d'un droit d'eau

permanent).

Largeur du chenal constante basée sur un calcul

de capacité d'évacuation du débit maximal sur

toute sa longueur.

Evacuation du débit maximal de 100m3/s assurée sans débordement au-delà des pylônes EDF.

Débordements moins rapides.

Volumes de déblais importants.

Tracé sinueux avec passage par l'ensemble des

points bas.

Alternance de secteur à fortes et à très faibles vitesses, favorable à la formation d'habitats intéressants (en cas de débit

permanent).

Diminution de la pente et réduction des vitesses d'écoulement en général dans le lit mineur : évolution

morphologique à envisager à plus long terme. La recharge alluvionnaire "naturelle" du Bauerngrundwasser sera

retardée.

Augmentation des surfaces à défricher du fait de l'augmentation du linéaire de chenal.

Destruction potentielle d'une mare.

Largeur du chenal réduite à l'aval du secteur à

enjeux (première rangée de pylônes au Sud de

l'île).

Augmentation du potentiel de transport solide en faveur du réalluvionnement du Bauerngrundwasser (volume d'alluvions

disponible plus important du fait de la différence augmentée entre taille du chenal après travaux et taille du chenal à

l'équilibre).

Réduction des volumes de déblais.

Les écoulements sont toujours contenus dans le chenal de connexion aménagé au delà des premiers pylônes.

Débordements plus rapides.

Tracé intermédiaire alliant sinuosité et tracé plus

direct que pour le scénario 2.

Vitesses d'écoulement augmentées par rapport au scénario 2 dans le chenal. Favorise le transport solide et la dynamique

morphologique du chenal de connexion ainsi que le réalluvionnement "naturel" du Bauerngrundwasser.

L'aternance de valeurs de vitesses dans le nouveau chenal est conservée, en accord avec l'objectif d'obtenir un chenal à

caractère naturel avec alternance des faciès (dans le cas de l'obtention d'un droit d'eau permanent).

Par d'interception de mare à court terme.

Vitesses restent inférieures au scénario 1.

Conservation d'une largeur de chenal réduite à

l'aval du secteur à enjeux (par rapport au

dimensionnement réalisé pour 100m3/s).

Augmentation du potentiel de transport solide en faveur du réalluvionnement du Bauerngrundwasser (volume d'alluvions

disponible plus important du fait de la différence augmentée entre taille du chenal après travaux et taille du chenal à

l'équilibre).

Réduction des volumes de déblais (minimal par rapport au deux autres scénarii).

Les écoulements sont toujours contenus dans le chenal de connexion aménagé au delà des premiers pylônes.

Débordements plus rapides.

Valable pour un débit maximum de 100 m3/s, non testé dans le cas où le débit maximum serait revu à la baisse et

où les dimensions du chenal serait réduites.

Fermeture des buses 3 et 4 Maintien des écoulements dans le périmètre de l'île au profit de la redynamisation du Nord de l'île.Déconnexion de deux diffluences du Bauerngrundwasser au Vieux-Rhin. Cette deconnexion peut être limitée aux

seules périodes d'injection par manœuvre de vannes (1 ouvrage déjà équipé).

Ajout d'un dalot de dimension 3m (H) * 1.5m (V)

à l'extrémité aval du Bauerngrundwasser

Amélioration de la connectivité île / Vieux-Rhin en période courante.

Les dimensions de l'ouvrage correspondent à une évacuation de 15 à 20 m3/s. Ce dimensionnement semble optimal dans

l'objetif de la préservation des vitesses dans le Bauerngrundwasser sans pénaliser l'inondabilité des secteur plus au Nord.

Limitation de la réduction de vitesses dans le lit du Bauerngrundwasser engendrée par la rehausse de digue envisagée.

Permet un aménagement de dissipation d'énergie très localisé pour la connexion île / Vieux-Rhin plutôt que sur un linéaire

potentiellement important dans le cas de la non maîtrise des débordements.

Maintien de la buse 2 ouverte

Maintien d'une dynamique d'écoulement minimale dans les annexes hydrauliques du Bauerngrundwasser connectées à cette

buse de manière à limiter leur colmatage. Maintien de la connectivité avec le Vieux-Rhin dans un secteur où la loche de rivière

est présente.

Maintien de la rehausse de digue sur les deux

tiers sud de l'île Contraint les écoulements jusqu'à la pointe Nord de l'île et permet de contrôler les sorties de débit.

L'augmentation des hauteurs d'eau sur l'île engendre une réduction des vitesses dans le lit mineur du

Bauerngrundwasser malgré la présence du nouvel ouvrage modélisé en aval (dalot) et de l'effacement d'une partie

des digues transversales.

Effacement de deux tronçons de digues

transversales pour limiter l'impact de la rehausse

de digue en termes de hauteurs d'eau.

Limite la "mise en charge" du secteur situé en amont.Gain en termes de hauteurs d'eau très faible.

Perte de vitesse dans le lit mineur au point de resserrement.

L'augmentation des hauteurs d'eau sur l'île engendre une réduction des vitesses dans le lit mineur du

Bauerngrundwasser malgré la présence du nouvel ouvrage modélisé en aval (dalot)

Apparition de champs de vitesse significatifs à proximité d'enjeux tels que pylônes et digues EDF. Pas de risque

accru mais une nécessité de surveillance particulière.

Tracé intermédiaire du scénario 3. Les dimensions du chenal

sont proposées pour un débit maximal injectable de 100m3/s.

Permet de concilier vitesses d'écoulement suffisantes pour

activer la dynamique morphologique du chenal, alternance de

faciès d'écoulement dans le cas où un débit permanent serait

injecté et optimisation des volumes de déblai et des surfaces à

défricher.

SCENARIO 3

Analyse de la possibilité de ne pas modifier la configuration actuelle du site. Sorties d'eau très importantes par les buses 3 et 4 situées à l'amont de l'île. Cela diminue le potentiel de

redynamisation de la partie Nord de l'île.

SCENARIO 2

Maintien de l'ensemble des ouvrages ouverts.

Pas de modification des ouvrages par rapport à la

situation actuelle.

SCENARIO 2

SCENARIO 1

SCENARIO 2

SCENARIO 1

Chenal de connexion de la

prise d'eau au

Bauerngrundwasser

Ouvrages de connexion Île /

Vieux-Rhin

SCENARIO 3

Mise en oeuvre d'un dispositif de fermeture de la buse 4 pour

les périodes d'injection (déjà en place sur buse 3). Les buses 3 et

4 pourraient être supprimées complètement dans le cas de

l'obtention d'un droit d'eau permanent.

Mise en place d'un dalot de 3 mètres de largeur pour 1.5m de

hauteur à l'extrémité aval du Bauerngrundwasser.

Aménagement de l'embouchure du Bauerngrundwasser dans le

Vieux-Rhin (aval dalot et buse 2) pour assurer la dissipation

d'énergie et empêcher l'érosion.

Aucun aménagement complémentaire à mettre en oeuvre pour

les faibles débits.

Frange Est de l'île

Travaux de rehausse de la frange Est de l'île pour contraindre

les écoulements jusqu'à la pointe Nord de l'île et pour sécuriser

le retour vers le Vieux-Rhin.

La proposition d'arasement d'une partie des digues n'est pas

conservé.

Maintien des ouvrages dans le même état que

pour le scénario 2.

Cet état concilie à la fois le maintien d'une certaine dynamique dans le lit du Bauerngrundwasser, l'amélioration de la

continuité île/Vieux-Rhin et la volonté de conduire la majorité des écoulements jusqu'à la pointe Nord de l'île.

La modélisation pour les faibles débits montre qu'il n'est pas utile de prévoir un organe de manoeuvre permettant la

fermeture de la buse 2 ou du dalot.

Globalement, la connectivité île / Vieux-Rhin est améliorée et la reprise de la dynamique morphologique du

Bauerngrundwasser reste possible.

La dynamique des écoulements dans le Bauerngrundwasser reste inférieure au premier scénario modélisé.

SCENARIO 3

SCENARIO 1Modélisation de la configuration actuelle de l'île

sans modification

Les vitesses sont importantes dans le lit du Bauerngrundwasser du fait des sorties d'eau importantes par surverse au droit de la

zone dite de "delta". Bon potentiel de redynamisation.

Des débordements non contrôlés se produisent en de multiples endroits de la frange Est de l'île. Cela remet en

question la stabilité des berges du Vieux-Rhin. Il apparaît nécessaire de mettre en place des rehausses de digue

localisées ou des protections spécifiques pour la sécurisation en fonction des débits maximaux injectés.

L'inondabilité du Nord de l'île n'est pas optimale du fait des pertes de débit.

Modélisation d'une rehausse de digue sur les

deux tiers sud de l'île

Concentration des écoulements vers le Nord de l'île pour améliorer les possibilités de redynamisation de cette partie.

Augmentation des hauteurs d'eau sur l'île à débit injecté constant.

Contrôle des points de sortie pour assurer la pérennité des berges du Vieux-Rhin en dehors d'un secteur bien défini au Nord de

l'île au droit duquel une reconnexion pourrait se former naturellement avec des risques maîtrisés.

Détermination des rehausses de digue à mettre en place pour chacun des débits simulés.







Suite à la présentation de l’ensemble des résultats des trois scénarii modélisés en comité de pilotage, un choix a été arrêté par rappo rt au programme de travaux à retenir.

Les travaux de restauration dynamique des habitats alluviaux rhénans sur l’île du Rohrschollen consisteront en la réalisation de:

• Un ouvrage de prise ;

• Un chenal d’amenée protégé dans le musoir amont de l’île ;

• Un ouvrage de franchissement routier avec un ouvrage de régulatio n (type clapet mobile) ;

• Un coursier suivi d’un bassin de dissipation de l’énergie hydraulique ;

• Un chenal de connexion protégé à la sortie du bassin de dissipation permettant de contenir la totalité du flux à proximité des pylônes et de la digue du grand canal ;

• Un chenal de connexion non protégé prolongeant le précédent jusqu’à la confluence avec le Bauerngrundwasser ;

• Renforcements des protections de berge existantes m ais dégradées sur la partie de la frange Est de l’île qui subira les surverses ;

• Un dispositif mobile de fermeture de la buse 4 située à l’extrémité de l’une des diffluences du Bauerngrundwasser. Ce dispositif mobile pourra être remplacé par une suppression complète de l’ouvrage en cas de l’obtention d’un droit d’eau permanent ;

• Un ouvrage de type dalot pour la reconnexion du Bauer ngrundwasser au Vieux-Rhin à l’extrémité aval du premier. Des enrochements devront être mis en œuvre à l’aval de cet ouvrage et de la buse 2 toute proche pour éviter tout phénomène d’érosion qui pourrait s’avérer préjudiciable.

Le scénario retenu prévoit une réduction du débit m aximal injecté à 60m3/s de manière à pouvoir faire fonctionner les ouvrages sans avoir à effectuer les rehausses de berges de la frange Est de l’île.

Les travaux de rehausses et consolidation de berge, non prévus dans le cadre du projet Life+, sont néanmoins décrits et chiffrés, respectivement dans les chapitres IV et VII du présent rapport.

Les aménagements décrits dans le programme de travaux présentés ci-dessus et qui résultent de la concertation entre l’ensemble des membre du comité de pilotage, ont fait l’objet une dernière modélisation sous TELEMAC de manière à s’assurer que le choix finalement arrêté permet bien de répondre aux objectif de restauration de la dynamqiue alluviale sur l’île du Rohrschollen.

Les résultats de ce simulations sont présentés par l’intermédiaire des figures qui suivent :




Fig. 8 INONDABILITE DE L ’ILE DANS LE CAS DU SCENARIO RETENU ET REPARTITION D ES DEBITS EN SORTIE

0.5 m3/s par surverse


14 m3/s par surverse 15.5 m3/s par le dalot 5.8 m3/s par la buse 2





La description schématique des aménagements retenus au terme des différentes discussions en comité de pilotage, est transcrite sur la figure ci-après :

Fig. 9 PRESENTATION SYNTHETIQUE DES AMENAGEMENTS RETENUS PA R LE COMITE DE PILOTAGE

Protections de berges par matelas gabions sur le linéaire soumis aux surverses

Création d’un seuil de fond au droit de la passerelle existante pour éviter l’érosion

Création de fosses de dissipation en enrochements à l’aval de l’ouvrage cadre et de la buse existante

Mise en place d’un ouvrage cadre 3 * 1.5 m

Chenal d’amenée pseudo naturel non protégé

Ouvrage de régulation + franchissement routier + bassin de dissipation

Ouvrage de prise d’eau

Mise en place d’une vanne sur la buse coté Vieux Rhin

Chenal d’amenée protégé par matelas gabions




Sûreté des ouvrages :

Les enjeux d’infrastructure concernés sont :

• Les pylônes de la ligne à haute tension,

• Le pied de digue du canal usinier

On constate que les vitesses en particulier sur la frange Ouest de l’île, ne sont en aucun cas de nature à amorcer une quelconque érosion de sol, d’autant que celui-ci est déjà bien structuré par la végétation herbacée et arbustive présente au droit des pylônes (voir résultats détaillés présentés à l’annexe 5). Par ailleurs, les hauteurs de submersion restent faibles, le plus souvent inférieures à 50 cm, en particulier le long du chemin de pied de la digue EDF. Le projet ne remet donc pas en cause la sureté des ouvrages EDF présents sur l’île.

L’analyse menée sur les vitesses d’écoulement en lit mineur et les potentialités de transport solide, conduisent aux conclusions suivantes :

• Les potentiels d’érosion et de transport solide se concentrent principalement dans le futur chenal de connexion, avec l’espoir d’un réalluvionnement progressif du Bauerngrundwasser de manière à restaurer une diversité morphologique ;

• Le contrôle des débits restitués au Vieux Rhin par un dalot au débouché du Bauerngrundwasser, permet de maintenir dans ce secteur une dynamique minimum de décolmatage, sans permettre pour autant d’activer un charriage d e fond, préjudiciable à la zone de rétention du barrage agr icole .

• Il en est de même pour la zone de connexion au nord de l’île : les vitesses en lit mineur ne sont plus (dans cette partie de l’île à faible pente), de nature à permettre un charriage de matériaux alluvionnaires et seules les quelques incisions de berge seront susceptibles lors des premiers épisodes d’in jection, de provoquer vers le Vieux Rhin, le départ de quelques m 3 de matériau graveleux .

Il ressort clairement de cette analyse, qu’il n’y a ura pas de transfert de matériaux alluvionnaires de l’île vers la zone de rétention d u barrage agricole.

Sûreté du public :

La procédure d’alerte en vigueur pour la gestion des crues du Rhin, aurait été mise en œuvre par 2 fois (1999 et 2007), et n’a cependant pas donné lieux à une analyse de retour d’expérience sur la mise en application de ce protocole.

Nous avons procédé à l’analyse critique de la procédure, afin de proposer une version améliorée et applicable aux séquences de submersion écologique. Le principal axe de modification porte sur une centralisation de l’information et de la communicat ion au niveau du CARING (Centre d’Alerte Rhénan d’Informations Na utiques de Gambsheim).

Cette procédure doit être présentée par la Ville de Strasbourg, aux intervenants du CARING et au service chargé de la sécurité civile de la Préfecture.




Définition des accords internationaux:

La Ville de Strasbourg devra solliciter deux organi sations internationales pour obtenir la validation d’une procédure de gestion de la prise d’eau :

le Groupe de Travail Mixte ,

la Commission Centrale pour la Navigation du Rhin (CCNR).

Le groupe de travail est composé de :

Partenaires français : DREAL Alsace, EDF (comme exploitant de l’ouvrage), SNS (Service de la Navigation)

Partenaires allemands : ENBV (producteur d’électricité du Bade Würtemberg), Regierungspräsidium de Freiburg - et le Regierungspräsidium de Karlsruhe, WSA, Direction du service de la navigation de Mayence.

Le groupe de travail définira alors sous quelle forme la ville de Strasbourg présentera son projet. A priori la ville de Strasbourg devra :

Elaborer une note simple bilingue de présentation du projet

Participer à une ou plusieurs réunions de travail . A ce jour la forme de ces réunions n’est pas encore arrêtée. Cependant, il est probable qu’il y ait une réunion préparatoire au projet au cours de laquelle le groupe de travail mixte commente les expertises techniques produites par la ville de Strasbourg et présente les enjeux rhénans. Cette réunion est prévue à la fin de l’été 2011. Une seconde réunion exceptionnelle pourrait alors avoir lieu pour que la ville de Strasbourg présente le projet et les éventuels compléments d’expertises requis le cas échéant par le groupe de travail.

Synthèse et conclusion

Les analyse hydrologiques et hydrauliques menées dans le cadre de la présente étude, ont permis de cerner les principaux enjeux de sécurité et les potentialités du projet en terme de redynamisation des habitats de l’île du Rohrschollen. Il en ressort notamment les principaux éléments suivants :

• La limite des 1550 m 3/s du Rhin , au-delà desquels les injections écologiques sont possibles, est statistiquement dépassée 49 jours par an en moyenne sur des durées extrêmement variables (quelques heures à plusieurs semaines).

• La loi d’injection de débit a été déterminée de manière à assurer une montée du débit d’injection aussi rapide que possible compte tenu des contraintes de gestion des ouvrages sous contrôle d’EDF. Elle offre ainsi le maximum de possibilités pour réaliser les crues écologiques du Bauerngrundwasser : avec un potentiel théorique d’injection de l’ordre de 49 jours par an (13% du t emps) et des durées d’inondation variées en fonction du régime hydrolog ique du Rhin, on peut considérer que l’ouvrage de prise d’eau envisagé, r épondra du mieux possible aux exigences écologiques du projet.

• Les simulations numériques ont confirmé que l’ennoyage de l’île était déjà très conséquent à partir d’un débit injecté de 40 m3/s e t que pour un débit d’objectif supérieur à 60 m3/s, il devenait impératif de prévo ir des travaux de sécurisation de la frange Est de l’île vis-à-vis des risques d’érosion consécutives aux surverses prévisibles.

• Au vu des incertitudes de prévision sur la durée et l’ampleur des crues du Rhin, et tenant compte d’une augmentation potentiellement rapide du débit d’inje ction , il




apparaît clairement que la mise en sécurité de l’île vis-à-vis du public, nécessite de prévoir une évacuation systématique du public en cas de décision d’activer la future prise d’eau. Une trame de procédure d’alerte visant à la mise en sécurité de l’île a été élaborée en axant la centralisation des informations et de la communicat ion sur le CARING. Le protocole est à valider par les acteurs concernés.

• L’analyse de 3 scénarios d’aménagement par simulation numérique (modèle TELMAC 2D) a conduit à définir un scénario combinant le potentiel optimal de redynamisation avec les enjeux de sécurité, tout en réduisant au maximum les travaux sur l’île. De ce fait, le débit maximum injecté a été fixé à 60 m3/s dans un premier temps, afin d’éviter des travaux lourds et une intervention forte sur la berge de la frange Est de l’île.

• Notre approche sur le transport solide et les risques d’érosion, conclue de manière formelle, que le projet garantira la sûreté des équipements d’EDF , et que par ailleurs, les mouvements de matériaux limités à des érosions localisées dans le lit mineur du Bauerngrundwasser, ne risquent pas à term e d’affecter la retenue du barrage agricole .

• L’analyse menée pour la détermination d’un débit minimum permanent à injecter dans le Bauerngrundwasser, a largement démontré l’intérêt d’obtenir le droit d’eau correspondant à un débit de l’ordre de 4 m 3/s. Ce droit d’eau permettrait tout simplement d’assurer la pérennité de la diversifica tion morpho-alluviale et hydro-biologique qui va être amorcée par les injections e n crue .

Le schéma d’aménagement finalement retenu, tente de réduire autant que possible l’enveloppe budgétaire, tout en maintenant la réalisation d’aménagements adaptés au débit maximum envisagé sur le long terme (80 à 100 m3/s). Notons que quelle que soit la configuration d’aménagement retenue, des mesures de protection minimum doivent être engagées au droit de la principale zone de restitution des débits au débouché du Bauerngrundwasser.

N.B. : nous estimons utile de rappeler en conclusion, que les effets attendus ont été quantifiés de manière théorique, autant que l’état de l’art le permet, mais que le projet reste intrinsèquement expérimental , et que des phases de test et de validation du fonctionnement de la future prise d’eau, devront être menées en grandeur réelle pour procéder aux éventuels ajustements requis.

Documents

4631385 RAPPORT FINAL C converti - Strasbourg · life08 nat/f/000471 restauration de la dynamique des habitats alluviaux rhenans sur l ’ile du rohrschollen action a3 : etude de