1ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014

Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie

Journée technique « Gestion des risques hydrologiques et

des ouvrages fluviaux »

ORSI Hydrisq

Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’Allier

Jean-Nicolas Audouy (DREAL Auvergne – SPC Allier)

Aix en Provence – 18/11/2014

Crue de novembre 2008 à Moulins

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Historique et objectif de la démarche Construction, calage et préparation au passage

en temps réel d’un modèle hydraulique sur l’Allier Étude menée pour le SPC Allier dans le cadre de mon

ancien poste au CETE de Lyon – Laboratoire de Clermont-Ferrand

Premières réflexions sur le passage de la prévision des crues à la prévision des inondations

Utilisation du modèle hydraulique pour produire des cartographies échelonnées reliées aux niveaux aux stations de mesure Proposition d’un sujet de recherche sur ce thème dans

le cadre de l’ORSI Hydrisq en 2010 Poursuite et aboutissement au sein du SPC Allier en

2013-2014 (après changement de poste en juin 2013)

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Travaux réalisés OR Hydrisq (sept. 2010- mai 2013)

Réflexions méthodologiques et 1ers tests En parallèle à la construction du modèle

hydraulique

Au SPC Allier (depuis juin 2013) : Poursuite de la réflexion Mise au point d’une méthode et production d’un

catalogue de cartes de ZI échelonnées reliées aux cotes de 8 stations de mesures (stage P. Patrice – fin d’études ingénieur Montpellier SUPAGRO mars – sept. 2014)

Présentation de la méthode et de ses résultats

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Zone d’étude

Extension du modèle hydraulique complet

de l'Allier: env. 200 km de rivière

Stations de prévision concernées : 0. Pont d’Auzon (2940 km²) 1. Coudes (5317 km²) 2. Vic le Comte (5370 km²) 3. Pont du Château (5685 km²) 4. Pont de Limons (7005 km²) 5. Saint-Yorre (8940 km²) 6. Châtel de Neuvre (12430 km²) 7. Moulins (12980 km²)

7

123

45

6

Sioule

Alagnon

Dore

Allier

0

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Le modèle hydraulique Allier1. Modèle 1D en régime transitoire

3 axes hydrauliques principaux : Allier (63 et 03), Dore aval et Sioule aval + chenaux d’échanges (confluence Alier-Dore)

Env. 300 profils en travers et 19 ponts

2. Données topographiques MNT LIDAR dept63 (MO SPC Allier -

2007) et dept03 (MO DREAL Centre – 2009)

3. Calage - validation Crues de 12/2003 (calage) et de

11/2008 (validation)

Sioule aval

Dore aval

Limite départementale 63/03

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Principe de la méthode retenueRecherche en tout point du modèle hydraulique du niveau H correspondant à une cote/un débit donné(e) H0/Q0 à une station de mesure Prise en compte du temps de propagation estimé d’après

propagation des pics de crue d’un PK à l’autre du modèle ≠ photo instantanée à l’instant où H0/Q0 est atteint à la station

(méthode employée dans les 1ers tests)

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Application au rejeu de 15 crues réelles14 crues récentes (1994-2013) + crue historique de septembre 1866 Pour chaque PK et chaque H0 donné à la station considérée, calcul

de H pour chaque crue Réitération pour chaque station de mesure 15 H calculés pour

chaque PK et chaque H0 à une station donnée Définition d’une Hmédiane, d’un Hmax et d’un Hmin écarts à la

médiane avec tolérance (+/- 20 cm) = zone d’influence (ou de représentativité) hydraulique de la station

Automatisation : script Python sous QGIS/Grass

Moulins (74730)

Sioule

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Zones d’influence résultantes

Limite de tolérance fixée à +/- 20 cm Station incluse dans la

zone d’influence d’une autre station( Châtel - Moulins)

Zones couvertes de manière dégradée : station éloignée et/ou confluence perturbatrice = zones blanches, cartographiées quand même

Autant que possible : station de référence incluse dans le tronçon réglementaire cartographié

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Les cotes cartographiées (1)Utilisation en gestion de crise (RDI) De la gamme « haute » du jaune au niveau des crues historiques (sept. 1866

– T=150 à 200 ans) Pas de H adapté (50 cm en amont/30 cm en aval) compromis entre :

Bonne couverture gamme de H

Limitation du nombre de cartes à max. 10-15/station

Pont d'Auzon Coudes Vic le ComtePont du Château

Pont de LimonsChâtel de Neuvre

Cote (m)

Débit (m3/s)

Cote (m)

Débit (m3/s)

Cote (m)

Débit (m3/s)

Cote (m)

Débit (m3/s)

Cote (m)

Débit (m3/s)

Cote (m)

Débit (m3/s)

4.00 529 2.70 520 4.95 570 1.55 220 2.45 580 2.00 775

4.50 667 3.20 665 5.45 725 2.05 365 2.75 725 2.30 950

5.00 821 3.70 840 5.95 900 2.55 560 3.05 920 2.60 1200

5.50 991 4.20 1025 6.45 1080 3.05 775 3.35 1175 2.90 1500

6.00 1176 4.70 1220 6.95 1240 3.55 1050 3.65 1425 3.20 1900

6.50 1377 5.20 1420 7.45 1420 4.05 1420 3.95 1750 3.50 2350

7.00 1593 5.70 1625 7.95 1600 4.55 1900 4.25 2225 3.80 2850

7.50 1825 6.20 1850 8.45 1800 5.05 2480 4.55 2795 4.10 3300

8.00 2072 6.70 2110 8.95 2000 5.55 3070        

8.50 2334 7.20 2490 9.45 2200            

9.00 2611 7.70 2835 9.95 2400            

    8.00 3050 10.45 2630            

        10.95 2850            

        11.45 3060            

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Les cotes cartographiées (2)

Moulins Saint-Yorre

Cote (m) Débit (m3/s) Cote (m) Débit (m3/s)

1.25 1000 4.25 1030

1.40 1100 4.55 1160

1.55 1250 4.85 1300

1.85 1400 5.15 1470

2.15 1580 5.45 1660

2.30 1750 5.65 1850

2.60 2000 5.85 2040

2.90 2250 6.05 2170

3.15 2500 6.35 2560

3.40 2750 6.65 2850

3.65 3000 6.85 3100

3.95 3250 7.05 3400

4.20 3500 7.25 3600

4.45 3900 7.45 3720

5.00 4500 4870

5.40 5000    

Cas de Moulins et Saint-Yorre Cotes supplémentaires : modèle Mike complété par études PPRI/DI récentes

Hydratec (2010, Moulins) et Antea (2013-2014, Vichy – Saint-Yorre)

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Types de cartographie produitsTerminologie SCHAPI (BD-ZIP) ZIP = Zones Inondables Potentielles = enveloppe de la zone inondée

pour une hauteur donnée à la station de mesure considérée ZICH = Zones Inondées par Classes de Hauteurs = détail de la zone

inondable par classes de hauteurs d’eau

Couches SIG produites mises au format BD-ZIP Intégration dans la BD ZIP du SCHAPI Scripts Python QGIS-GRASS de production

Format des cartes papier/PDF associées discuté avec les missions Référent Départemental Inondation (RDI) des 3 départements concernés (03, 43, 63) et le SPC voisin (Loire-Cher-Indre ou LCI) Utilisation aisée en crise par les RDI : pertinence des infos

cartographiées pour la gestion de crise Formats proches pour les deux SPC Allier et LCI pour faciliter la tâche

des RDI communs (03, 43) Composeurs d’impression QGIS types

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Cartes de ZIP

Enveloppes min et max Issues de calculs

Hmin/Hmax sur les 15 crues rejouées

Prise en compte/illustration de l’incertitude en plan du tracé de la ZIP

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Cartes de ZICH

Découpages en classes de hauteurs de la ZIP maximale Approche sécuritaire 4 classes de hauteur

(<0,50 m, 0,5 à 1 m, 1 à 1,5 m, >1,5 m) → possibilités de déplacement des personnes et moyens de secours

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Conclusion - perspectivesMéthode « intégrée » pour cartographier les ZI: Définition conjointe des zones d’influence (hydrauliques) puis des

cartographies associées aux stations « à dire de modèle » Automatisation : scripts Python (Grass) pour production des couches

SIG + composeurs d’impression préétabli Adaptable à tout modèle hydraulique en régime transitoire... mais

nécessite un modèle hydraulique et des crues à rejouer !

Alternatives (ou méthodes complémentaires) Utilisation de lignes d’eau de

crues historiques (cf. présentation CEREMA DTer NC – LR Blois)

Réutilisation de cartographies/sorties de modèle hydraulique type études d’aléa/PPRI récentes à relier à cote/débit à une station de prévision

Saint-Yorre et Moulins Alagnon et Allier amont en

Haute-Loire (43)

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Questions ?

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Débits entrants et conditions limites

Débit des principaux affluents : Stations de mesures (ou somme

de stations de mesures)

Débits apports intermédiaires diffus Estimés par secteur d’après

stations affluents proches