RAPPORT FINAL DE PHASE - sage-lys.net

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PLAN DE GESTION GLOBAL ET EQUILIBRE DES ECOULEMENTS ET DES CRUES DES EAUX DE LA METEREN BECQUE PHASE 2 – MODELISATION DES ECOULEMENTS DE SURFACE RAPPORT FINAL DE PHASE 2

OCTOBRE 2005 N°1 740247

PLAN DE GESTION GLOBALE ET EQUILIBREE DES ECOULEMENTS ET DES CRUES DES EAUX DE LA METEREN BECQUE PHASE 2 – MODELISATION DES ECOULEMENTS DE SURFACE – RAPPORT INTERMEDIAIRE DE PHASE 2

SOGREAH – YML – N°1 740247 RAPPORT DE PHASE 2– OCTOBRE 2005 PAGE A

SOMMAIRE

1. OBJECTIFS DE LA PHASE 2.............................................................................1

2. DEFINITION DES SCENARIOS...........................................................................2

2.1. TYPE PLUIE HIVERNALE (PLUIE LONGUE).............................................2

2.2. TYPE PLUIE D’ORAGE (COURTE)............................................................2

3. ETUDE HYDROLOGIQUE..................................................................................3

3.1. RAPPELS................................................................................................3

3.2. ANALYSE STATISTIQUE .........................................................................4 3.2.1. ZONE DE PLAINE..........................................................................................................5 3.2.2. ZONE INTERMEDIAIRE................................................................................................5 3.2.3. ZONE DES MONTS DES CATS ....................................................................................5 3.2.4. SYNTHESE....................................................................................................................6

3.3. ANALYSE INTENSITE – DUREE – FREQUENCE : LOI DE MONTANA........8 3.3.1. PLUIES COURTES........................................................................................................8

3.4. SYNTHESE – PLUIES DE PROJET.........................................................11 3.4.1. PLUIES COURTES : ...................................................................................................11 3.4.2. PLUIES LONGUES : ...................................................................................................11 3.4.3. ANALYSE DES PLUIES DE PROJETS ......................................................................12

4. MODELISATION PLUIE – DEBIT ....................................................................13

4.1. DECOUPAGE EN SOUS-BASSINS VERSANTS HOMOGENES ................13

4.2. COEFFICIENTS DE RUISSELLEMENT ...................................................15 4.2.1. BASSIN AMONT..........................................................................................................16 4.2.2. BASSIN AVAL .............................................................................................................16

4.3. CALCULS DES TEMPS DE CONCENTRATIONS .....................................17

4.4. CALCULS DES DEBITS DE POINTE (METHODES EMPIRIQUES) ...........18

4.5. CAMPAGNE DE MESURES....................................................................19

4.6. TRANSFORMATION PLUIE – DEBIT.......................................................21

4.7. SYNTHESE............................................................................................26

5. TRANSFERT DES EAUX DE SURFACE .............................................................27

5.1. EMPRISE DU MODELE..........................................................................27


SOGREAH – YML – N°1 740247 RAPPORT DE PHASE 2– OCTOBRE 2005 PAGE B

5.2. DONNEES TOPOGRAPHIQUES .............................................................28

5.3. DESCRIPTION DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE MODELISE .................29 5.3.1. COURANT DE L’HAUTDYCK – COURANT DE LA HUCHETTE ................................29 5.3.2. COURANT DE LA MALADRERIE................................................................................30 5.3.3. METEREN BECQUE AMONT – BECQUE DE FLETRE ..............................................31 5.3.4. METEREN BECQUE AVAL ..........................................................................................32 5.3.5. COURANT BAYARD ....................................................................................................33 5.3.6. COURANT DU DOULIEU ............................................................................................34 5.3.7. LYS CANALISEE.........................................................................................................34 5.3.8. ANALYSE.....................................................................................................................34

5.4. PARAMETRES DE MODELISATION .......................................................35

5.5. EXPLOITATION DU MODELE.................................................................36 5.5.1. PLUIE HIVERNALE DE TEMPS DE RETOUR 20 ANS ..............................................37 5.5.2. CONCOMITANCE PLUIE LONGUE ET CRUE DE LA LYS .......................................49 5.5.3. PLUIES COURTES DE TYPE ORAGE (TEMPS DE RETOUR 20 ANS) ...................50

6. CONCLUSIONS..............................................................................................54

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SOGREAH – YML – N°1 740247 RAPPORT DE PHASE 2– OCTOBRE 2005 PAGE C

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Coefficients de Montana - Station de Lille -Lesquin. .................................................................... 9 Tableau 2. : Pluies de projet (pluies longues). ............................................................................................ 9 Tableau 3 : Intensités de projets (pluies longues)........................................................................................ 9 Tableau 4 : Coefficients de Montana des postes de Borre, Armentières et Steenvoorde.................................10 Tableau 5 : Coefficients de ruisselement...................................................................................................15 Tableau 6 : Temps de tranfert mesurés.....................................................................................................20 Tableau 7 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Pluie courte,...................................................................23 Tableau 8 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Pluie longue. ..................................................................24 Tableau 9 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Becque de Nieppe, .........................................................25 Tableau 10 : Réseau hydrographique modélisé (en gras). ...........................................................................28

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LISTE DES FIGURES Figure 1 : Localisation des postes pluviométriques. .................................................................................... 4 Figure 2 : Ajustement de Gumbel des différents postes pluviométriques. ...................................................... 7 Figure 3 : Localisation des sous-bassins versants. ....................................................................................14 Figure 4 : Localisation des points de mesure. ...........................................................................................19 Figure 5 : Exutoires des bassins cumulés sous PLUTON...........................................................................22 Figure 6 : Courant de l'Hautdyck. .............................................................................................................37 Figure 7 : Courant de la Maladrerie...........................................................................................................39 Figure 8 : Becque de Flêtre. ....................................................................................................................40 Figure 9 : Méteren Becque. .....................................................................................................................42 Figure 10 : Courant Bayard......................................................................................................................46 Figure 11 : Ouvrage amont. .....................................................................................................................46 Figure 12 : Ouvrage Rue du Houck...........................................................................................................46 Figure 13 : Ouvrage RD77. ......................................................................................................................47 Figure 14 : Ouvrage RD122......................................................................................................................47 Figure 15 : Ouvrage Maison Rouge...........................................................................................................47 Figure 16 : Courant du Doulieu.................................................................................................................48 Figure 17 : Ouvrage Meulen Leet..............................................................................................................48 Figure 18 : Ouvrage Le Pont Wemeau. .....................................................................................................48 Figure 19 : Ouvrage Le Pont Louf. ............................................................................................................49 Figure 20 : Méteren Becque. ...................................................................................................................51 Figure 21 : Méteren Becque (détail)..........................................................................................................51 Figure 22 : Becque de Flêtre. ..................................................................................................................52 Figure 23 : Méteren Becque. ...................................................................................................................52 Figure 24 : Méteren Becque (détail)..........................................................................................................53 Figure 25 : Désordres modélisés pour la pluie longue de temps de retour 20 ans..........................................55 Figure 26 : Comparaison désordres observés / modélisés. .........................................................................56 Figure 27 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue de la Méteren Becque (20 ans). ..............................57 Figure 28 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue de la Méteren Becque (100 ans). ............................58 Figure 29 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue d’orage sur la Méteren Becque amont (20 ans).........59 Figure 30 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue d’orage sur la Becque de Flêtre amont (20 ans).......60 Figure 31 : Hauteurs et vitesses maximales sur la Méteren Becque. ...........................................................61 Figure 32 : Débit et vitesses maximums sur la Méteren Becque. ................................................................61

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1. OBJECTIFS DE LA PHASE 2

La Phase 2 de la présente étude consiste à la mise en œuvre d’outils de modélisation afin de permettre la représentation et la compréhension de l’origine des différents désordres recensés et présentés en Phase 1.

Ces outils permettront par la suite de quantifier l’impact des solutions qui seront proposées en Phase 3 de l’étude.

La Phase 2 suit le plan suivant :

Ø Choix et définition des scénarios hydrologiques et hydrauliques,

Ø Définition des paramètres hydrologiques (pluies de projet) correspondants,

Ø Découpage du bassin d’étude en sous-bassins versants homogènes,

Ø Réalisation d’un modèle de transformation Pluie – Débit qui défini les débits et les volumes apportés aux cours d’eau par le ruissellement sur les bassins,

Ø Réalisation d’un modèle de transfert des écoulements permettant de représenter les points noirs hydrauliques (zones de débordements, ouvrages sous-dimensionnés) du secteur d’étude,

Ø Représentation des écoulements associés aux scénarios de projets,

Ø Analyse des résultats obtenus et compréhension du fonctionnement hydraulique du bassin versant et des désordres existants.

Les modèles mis en œuvre serviront d’état de référence lors de la proposition des différents aménagements dans les Phases 3 et 4 de la présente étude. Ils serviront ainsi à quantifier les impacts des différentes solutions proposées.

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2. DEFINITION DES SCENARIOS

La Phase 1 de la présente étude a fait ressortir deux grands types d’évènements hydrologiques à l’origine de l’ensemble des désordres hydrauliques observés sur le bassin versant de la Méteren Becque. Il s’agit, soit d’évènements que l’on qualifiera dans la suite de ce rapport de Pluies hivernales, soit d’évènements qualifiés par la suite de Pluies d’orage .

2.1. TYPE PLUIE HIVERNALE (PLUIE LONGUE)

Les inondations de type hivernal sont provoquées par une pluviométrie continue et soutenue sur une longue durée sur l’ensemble du bassin versant. Ces inondations sont provoquées par saturation des sols et par l’apport régulier sur plusieurs jours de précipitations au cumul important. C’est donc le cumul des précipitations qui génère les inondations, plus que la pluviométrie sur une journée en particulier. Ces évènements ne présentent d’ailleurs pas des temps de retour importants pour les pluies journalières mesurées. Ces précipitations entraînent cependant des crues généralisées à l’ensemble du bassin versant de la Lys comme ce fut le cas en 1974, 1980, 1993 et 1999 pour les évènements les plus importants.

2.2. TYPE PLUIE D’ORAGE (COURTE)

Les inondations sur le bassin de la Méteren Becque peuvent également être provoquées par des évènements pluvieux intenses sur de courtes durées sur des secteurs localisés, de type orage d’été. Ces précipitations occasionnent généralement des dégâts importants sur des secteurs touchés comme ce fut le cas en mai 2000. Les hauteurs précipitées sont alors importantes à l’échelle journalière et supérieures à celles observées lors des pluies hivernales.

Ces deux types d’évènements servent de base aux scénarios qui sont représentés et modélisés lors de cette Phase 2. La fréquence d’apparition retenue pour les évènements considérés dans la suite de cette étude est de 20 ans. Cette période de retour a été définie en concertation avec le Comité de Pilotage et convient parfaitement aux objectifs de la présente étude.

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3. ETUDE HYDROLOGIQUE

L’objectif de cette partie est de caractériser les évènements pluviométriques générateurs d’inondations sur le bassin versant de la Méteren Becque, afin de pouvoir définir les pluies de projets qui serviront de base aux scénarios modélisés par la suite.

L’étude hydrologique se décompose comme suit :

1- Définition des pluies de projet, c’est à dire définition des caractéristiques des pluies (durée, intensité, hauteurs, …) pour un temps de retour donné,

2- Mise en œuvre d’une modélisation de transformation Pluie - Débit. Cette modélisation a pour objectif le calcul des hydrogrammes qui servent de conditions aux limites pour le calcul de transfert des écoulements à surface libre. Cette modélisation permet également de fournir des ordres de grandeurs des débits pour les différents cours d’eau du secteur d’étude et pour différents temps de retour.

3.1. RAPPELS

Les phénomènes à représenter sont provoqués par deux types d’évènements pluviométriques bien différenciés :

Ø Les inondations de type hivernales, provoquées par une pluviométrie continue sur une longue durée (phénomène de saturation des sols en eau). Ces précipitations entraînent des crues sur l’ensemble du bassin versant de la Lys (1993, 1999).

Ø Les inondations provoquées par des évènements pluvieux intenses et de courte durée (type orage d’été). Ces précipitations occasionnent généralement des dégâts sur des secteurs localisés (mai 2000, 4-5 juillet 2005).

Les pluies de projet retenues représenteront l’un et l’autre de ces phénomènes.

Les paragraphes suivants viennent en complément de l’étude pluviométrique présentée dans le rapport de Phase 1. Ils présentent les différents types de pluviométrie observés sur l’ensemble du secteur d’étude (variations spatiale et saisonnière).

Pour cela, l’analyse statistique de six postes pluviométriques répartis de manière homogène sur le secteur d’étude a été réalisée. Cette analyse



permet de déterminer les coefficients de Montana associés à ces postes pluviométriques pour différentes durées de pluie. Ces coefficients permettent ensuite de déterminer les pluies de projet retenues.

3.2. ANALYSE STATISTIQUE

Les six postes pluviométriques étudiés sont les suivants : Armentières, Bailleul, Borre, Godewaersvelde, Merville (3 postes), Steenvoorde (3 postes).

La localisation spatiale de ces postes est présentée dans la figure suivante :

Figure 1 : Localisation des postes pluviométriques.

Une rapide analyse des données pluviométriques de ces postes a permis de regrouper ceux-ci par comportements pluviométriques homogènes. Pour cela, le bassin versant de la Méteren Becque peut être découpé en trois secteurs de tailles comparables, selon l’axe Est – Ouest: le secteur de la plaine de la Lys, le long de la Lys canalisée (Merville et Armentières), un secteur intermédiaire (Borre et Bailleul) et un secteur amont (Godewaersvelde et Steenvoorde).

Pour chaque poste, les pluies journalières maximales annuelles ont fait l’objet d’une analyse statistique. Le traitement des différents postes pluviométriques et les résultats qui en découlent sont présentés de manière détaillée dans les tableaux placés en Annexe.



3.2.1. ZONE DE PLAINE

Les postes d’Armentières et de Merville correspondent à la zone de plaine de l’aval du bassin versant de la Méteren et du bassin de la Becque de Nieppe.

La pluviométrie journalière décennale y est estimée à environ 44 mm/24h et la pluviométrie centennale entre 60 et 65 mm/24h. Ces valeurs sont fiables du fait du nombre important d’années de mesures sur ces postes.

3.2.2. ZONE INTERMEDIAIRE

Le secteur intermédiaire du bassin versant de la Méteren Becque est représenté par les postes pluviométriques de Borre à l’Ouest et de Bailleul à l’Est.

Le poste de Borre est situé à 18 m d’altitude et celui de Bailleul à 41 m, cette différence explique les écarts obtenus entre ces deux postes.

La pluviométrie journalière décennale déterminée pour le poste de Borre est de 46 mm/24h environ et celle du poste de Bailleul est calculée à 52 mm/24h environ. Les pluviométries centennales sont respectivement estimées à 68 et 75 mm/24h pour ces deux postes. On remarque bien que plus l’altitude augmente et plus la pluviométrie devient importante, ce qui fait que le Nord du bassin reçoit plus d’eau que le Sud de celui-ci.

3.2.3. ZONE DES MONTS DES CATS

Pour le secteur situé à l’amont du bassin versant de la Méteren Becque, au niveau des Monts des Cats, les postes de Godewaersvelde et Steenvoorde sont étudiés. Sur ce secteur, la pluviométrie observée est plus importante que pour l’ensemble des postes précédemment étudiés.

La pluie journalière décennale est estimée à 50 mm/24h pour le poste de Godewaersvelde et à 67 mm/24h pour le poste de Steenvoorde, soit un niveau équivalent à la pluie journalière centennale à Bailleul.

La pluie centennale de ces deux postes est respectivement de 74 mm/24h et 104 mm/24h pour le poste de Godewaersvelde et celui de Steenvoorde.



3.2.4. SYNTHESE

La moyenne réalisée pour l’ensemble des postes donne les résultats suivants :

Ø Pluie décennale de 48 mm,

Ø Pluie centennale de 71 mm.

Le poste de Borre est donc représentatif de la pluviométrie moyenne observée à l’échelle de la zone d’étude, mais de fortes variations de la pluviométrie sont observées à l’échelle du bassin versant de la Méteren Becque.

L’analyse réalisée est présentée sur la Figure 2 ci-après. On remarque que la moyenne de l’ensemble des données (droite verte) est bien alignée avec la pluviométrie de la station de Borre (carrés rouges).

Il ressort de ses résultats l’augmentation progressive de la pluviométrie observée des zones de plaine (Armentières et Merville) vers les secteurs plus élevés (Monts des Cats : Steenvoorde et Godewaersvelde). Pour un temps de retour donné, les pluies du Nord du bassin sont 20% plus importantes que celles du Sud du bassin. L’amont du bassin versant est donc soumis à une pluviométrie plus importante, il recueille donc les volumes d’eau, à surface égale, les plus importants.

Ces résultats confirment et valident les données issues de l’étude bibliographique réalisée et présentée dans le rapport de Phase 1.



Figure 2 : Ajustement de Gumbel des différents postes pluviométriques.



3.3. ANALYSE INTENSITE – DUREE – FREQUENCE : LOI DE MONTANA

A partir de l’analyse réalisée et présentée dans le paragraphe précédent, il ressort que le secteur d’étude peut être divisé en trois sous-secteurs de fonctionnement pluviométrique bien distinct :

Ø Secteur aval : zone de plaine en rive gauche de la Lys, située aux alentours de la cote 17 m NGF. La pluviométrie de ce secteur est bien représentée par les stations de Merville et d’Armentières.

Ø Secteur intermédiaire : caractérisé par les stations de Borre et de Bailleul.

Ø Secteur amont : pluviométrie influencée par les Monts des Flandres, plus importante, et de comportement similaire à celui observé aux postes de Steenvoorde et Godewaersvelde.

Afin de déterminer les pluies de projet qui seront retenues et qui serviront de base à la modélisation de transfert des écoulements, les coefficients de Montana associés aux différents postes pluviométriques ont été déterminés.

3.3.1. PLUIES COURTES

Les pluies courtes sont d’une durée inférieure à 24 heures. Pour le cadre de cette étude, la durée de l’événement pluvieux retenu sera du même ordre de grandeur que les temps de concentrations des sous-bassins versants étudiés (voir paragraphe suivant et Annexe), soit entre 2 et 12 heures.

Pour déterminer les coefficients de Montana des différents sous-bassins versant de la Méteren Becque, il est nécessaire de disposer de mesures réalisées sur des pas de temps inférieurs ou égaux à la durée de la pluie à caractériser. Les postes pluviométriques du secteur d’étude possèdent un pas de mesure journalier, ce qui ne les rend pas exploitables pour ce type de pluie, seule la station pluviométrique de Lille-Lesquin permet de caractériser la pluviométrie courte sur le secteur d’étude.

Les hauteurs de pluies et intensités associées déterminées à la station de Lille-Lesquin par Météo-France pour différentes durées et différents temps de retour sont présentées de manière détaillée en Annexe.

Par comparaison des hauteurs précipitées mesurées sur 24 heures, la station de Lille – Lesquin possède un comportement similaire aux stations de Borre et de Bailleul. La pluie journalière décennale y est de l’ordre de 50 mm/24h et la centennale de 70 mm/24h environ.



A partir de ces données, les coefficients de Montana caractérisant le comportement pluviométrique de la région de Lille – Lesquin sont déterminés. Ces coefficients sont présentés dans le tableau suivant :

t = 15 min à 6 heures t = 6 heures à 24 heures a b a b 5 ans 21,56 0,78 18,12 0,71 10 ans 25,57 0,79 21,97 0,73 20 ans 29,47 0,81 24,99 0,74 50 ans 34,40 0,83 28,40 0,74 100 ans 38,23 0,74 30,78 0,74

Tableau 1: Coefficients de Montana - Station de Lille -Lesquin.

3.3.1.1. PLUIES LONGUES

Les pluies de longue durée (supérieures à 24 heures) correspondent aux pluies de type hivernal qui s’étendent sur plusieurs jours.

Les intensités et les hauteurs de pluie pour les stations d’Armentières, de Borre et de Merville concernant des pluies de longue durée pour différentes périodes de retour sont présentées en Annexe.

L’analyse de la pluviométrie mesurée aux postes d’Armentières et de Borre a permis de déterminer la pluviométrie à Steenvoorde.

Les tableaux ci-après résument l’ensemble des caractéristiques pluviométriques de ces trois postes :

Tableau 2. : Pluies de projet (pluies longues).

Tableau 3 : Intensités de projets (pluies longues).



Ces données permettent alors de déterminer les coefficients de Montana pour ces 3 postes et pour les temps de retour 5, 10, 20, 50 et 100 ans.

I (mm/h) = a . t(h)^(-b) H (mm) = a . t(h)^(1-b) a b

5 ans 10,8100 0,6127 10 ans 12,5150 0,6181 20 ans 14,3680 0,6264 50 ans 16,0480 0,6248

Armentières

100 ans 17,9300 0,6317 5 ans 12,0550 0,6272

10 ans 14,5830 0,6406 20 ans 16,2290 0,6414 50 ans 19,6580 0,6555

Borre

100 ans 21,8230 0,6605 5 ans 17,0720 0,6220

10 ans 21,5060 0,6292 20 ans 25,5620 0,6337 50 ans 30,7885 0,6398

Steenvoorde

100 ans 35,3570 0,6457

Tableau 4 : Coefficients de Montana des postes de Borre, Armentières et Steenvoorde.

Les graphiques associés à la détermination de ces coefficients, pour les trois postes pluviométriques retenus sont présentés en Annexe.



3.4. SYNTHESE – PLUIES DE PROJET

A partir des différentes conclusions des paragraphes précédents, il a été retenu les hypothèses suivantes concernant l’élaboration des pluies de projet :

3.4.1. PLUIES COURTES :

Ø Seule la station de Lille-Lesquin possède des mesures permettant de caractériser la pluie sur de courtes périodes (inférieures à 24 heures). Cette station possède un comportement pluviométrique similaire à celui de Borre et représente donc la pluviométrie moyenne observée à l’échelle de la zone d’étude.

Ø Les coefficients de Montana du poste de Lille-Lesquin sont donc retenus pour déterminer les pluies de projet pour les différents temps de retour.

Ø Une seule pluie courte de projet est définie pour l’ensemble de la zone d’étude. On ne tient pas compte d’une éventuelle distribution spatiale pour ce type de pluie. En effet, on considère que les évènements courts de type orage possèdent des caractéristiques homogènes à l’échelle du secteur d’étude. Les différences de hauteurs d’eau précipitées sur des périodes courtes sont très faibles à l’échelle du bassin versant, ce qui permet de formuler une telle hypothèse.

Ø La durée de cette pluie est de 12 heures, ce qui correspond à l’ordre de grandeur des temps de concentration des grands sous-bassins versants du secteur d’étude. La durée de pluie intense est prise égale à 30 minutes.

Ø Les évènements de type orage sont localisés sur des secteurs réduits (de quelques kilomètres carrés). La pluie ainsi définie ne peut pas être imposée sur l’ensemble du bassin versant mais uniquement sur des zones restreintes.

3.4.2. PLUIES LONGUES :

Ø La variabilité spatiale des pluies de longue durée sera représentée . En effet, pour des évènements de longue durée, celle-ci est bien plus marquée et possède une importance plus forte que pour les évènements courts. Pour cela, le secteur d’étude est découpé en trois sous-secteurs ayant chacun un fonctionnement pluviométrique propre. Ces sous-secteurs sont les sous-secteurs amont, intermédiaire et aval déjà décrits précédemment.



Ø La durée des pluies de projets prise égale à 10 jours (240 heures) et la durée de pluie intense retenue est de 12 heures.

Ø Les coefficients de Montana des postes de Borre, Steenvoorde et d’Armentières servent à définir les pluies de projets pour différents temps de retour.

3.4.3. ANALYSE DES PLUIES DE PROJETS

Les hyétogrammes des pluies de projet construites sont présentés en Annexe.

Pour un événement de type hivernal, les hauteurs d’eau cumulées sur 10 jours sont comprises entre 90 mm (Armentières) et 134 mm (Steenvoorde) pour un événement quinquennal et entre 134 mm et 246 mm pour un évènement centennal.

On remarque l’importance des volumes d’eau sur l’amont du bassin, où une pluie de temps de retour 5 ans équivaut à une pluie de temps de retour cent ans à l’aval en terme de volume de pluie cumulée.

Pour les événements courts, les hauteurs cumulées sont comprises entre 37 mm (5 ans) et 59 mm (100 ans).

On remarque également l’importance du cumul pluviométrique des évènements de longue durée par rapport à ceux de courte durée, et ce malgré le fait que les intensités des évènements courts soient bien plus importantes que celles des évènements longs. Par exemple, pour un événement centennal, l’intensité maximale de la pluie courte est de 89 mm/h et celui de la pluie longue à Steenvoorde est « seulement » de 11,7 mm/h.

On peut d’hors et déjà souligner l’impact sur l’hydraulique induit par les différences observées au niveau des caractéristiques hydrologiques des pluies de projets retenues pour le bassin versant de la Méteren Becque :

Ø Pluies courtes : l’apport d’un volume important d’eau sur une durée très courte conduira à l’apparition de pics de crues très importants pouvant entraîner des débordements par incapacité du réseau à faire transiter un débit important.

Ø Pluies longues : un volume d’eau très important injecté dans le réseau hydrographique de manière « régulière ». Les débordements observés seront le fait d’une difficulté d’évacuation vers l’aval d’une grande quantité d’eau. Ceci s’accompagnera par la saturation des zones de débordements existantes.

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4. MODELISATION PLUIE – DEBIT

Afin de comprendre le mécanisme des crues du bassin versant de la Méteren Becque et de déterminer les volumes d’eau mis en jeu pour chaque événement de temps de retour donné, un modèle de transformation Pluie – Débit est mis en oeuvre. Ce modèle fourni les hydrogrammes (variation du débit dans le temps) au modèle de transfert des écoulements décrit plus loin dans ce rapport.

Le modèle Pluie – Débit se base sur les caractéristiques suivantes : – Paramètres figés : pluies de projet, paramètres physiques des

sous-bassins versant (longueur, surface, pente). – Paramètres à ajuster : débit de base et coefficients de

ruissellement de chaque sous-bassin versant élémentaire défini.

Quelques éléments cités en Phase 1 et concernant le fonctionnement hydraulique du bassin versant de la Méteren Becque sont rappelés ci-après :

Ø Rôle de la morphologie et des nappes, important pour le premier et très réduit pour le second,

Ø Le rôle de la pluviométrie sur la formation des crues,

Ø Le rôle du drainage et des ouvrages hydrauliques, majeur pour le premier après ressuyage des terres et qui peut être générateur de désordres locaux pour le second en cas de vétusté ou de sous dimensionnement.

4.1. DECOUPAGE EN SOUS-BASSINS VERSANTS HOMOGENES

L’analyse de la topographie issue de la banque de donnée topographique de l’IGN a permis de découper la zone d’étude en sous-bassins versant homogènes. 66 sous-bassins versants ont été extraits du secteur d’étude. La Figure 3 présente ce découpage. Les caractéristiques physiques de ces bassins sont présentées en Annexe.

Le sous-bassin versant amont a été découpé en 39 sous-bassins versants, la Méteren aval en 4 sous-bassins, la Huchette et l’Hautdyck en 7, la Maladrerie en 4, le Courant de Bayard en 4, le Courant Le Doulieu en 8 et la Becque de Nieppe en 2.



Figure 3 : Localisation des sous-bassins versants.



Dans la partie aval du secteur d’étude, les bassins versants présentés ne peuvent pas être considérés comme des bassins versants au sens propre du terme du fait des nombreuses connections d’origine anthropique existantes entre les différents courants, fossés et cours d’eau, mais plus comme des « zones de captage des précipitations » d’un cours d’eau principal. Ces bassins reposent également fortement sur les limites des parcelles agricoles du fait du rôle important et généralisé du drainage sur le secteur d’étude ainsi que sur les axes de communication (route, remblais SNCF,…) qui sont bordés de fossés.

4.2. COEFFICIENTS DE RUISSELLEMENT

Les coefficients de ruissellement présentés dans ce paragraphe sont les coefficients de ruissellement retenus pour l’étude hydrologique. Ils sont déterminés à partir du croisement des caractéristiques physiques des sous-bassins versant (pente) et de l’occupation du sol.

Le Tableau 5 indique la relation entre le coefficient de ruissellement retenu, l’occupation du sol et la pente. Les coefficients de ruissellement présentés correspondent à un évènement de temps de retour 10 ans.

Coefficients de ruissellement T=10 ans

Pentes

Classes de sols pente < 1 % 1 < pente <5 % pente> 5%

bois forêt landes 0,02 0,05 0,10 prés herbes 0,07 0,15 0,30 labours nus 0,15 0,25 0,40 battance et infrastructures 0,30 0,40 0,50

Tableau 5 : Coefficients de ruisselement.

Afin de prendre en compte l’effet de saturation des sols en eaux qui diffère selon la période de retour de l’événement modélisé, la formule classique de transformation a été appliquée :

Cr(5 ans) =Cr(10 ans) x 0,95

Cr(100 ans) = Cr(10 ans) x 1,20



4.2.1. BASSIN AMONT

Les coefficients de ruissellement déterminés pour chaque sous-bassin versant du bassin amont de la Méteren Becque sont présentés en Annexe.

On observe une décroissance des coefficients de ruissellement de l’amont vers l’aval, ceux-ci variant de 0,27 à 0,15. Cette décroissance s’explique plus par une décroissance des pentes des parcelles que par une modification de l’état d’occupation des sols, relativement homogène à l’échelle du bassin amont (cf. Phase 1).

Cette modélisation (coefficient de ruissellement) est parfaitement adaptée à la configuration des bassins versants de l’amont du secteur d’étude.

4.2.2. BASSIN AVAL

L’occupation du sol du bassin versant de la Méteren Becque aval n’a pas été étudiée de manière aussi détaillée que celle du bassin amont. Pour cela, la détermination des coefficients de ruissellement des sous-bassins aval n’est pas déterminée à partir de la même méthodologie.

A la vue de la topographie de ce secteur (zone très plate) et de l’occupation générale des sols (secteurs agricoles et faibles secteurs urbains), un coefficient de ruissellement de 0,15 est retenu pour un événement décennal.

La valeur de 0,15 avait été retenue pour l’ensemble du bassin versant de la Méteren Becque lors des études hydrauliques dans le cadre de la réalisation de l’Atlas des zones inondables réalisées par SOGREAH (1998).

BRL Ingénierie a retenu un coefficient de 0,07 pour les bassins versants de plaine du bassin versant de la Becque de Saint-Jans.

Il faut noter que cette répartition des coefficients de ruissellement implique des volumes ruisselés sur les bassins amont plus importants que ceux sur les bassins aval, à surface de bassin et pluviométrie identiques.

Il faut néanmoins souligner que l’absence de mesures ne permet pas de caler le modèle Pluie – Débit mis en œuvre quelle que soit la méthode de calcul retenue. Une méthodologie de type « traditionnelle » a donc été retenue pour cette étude afin de minimiser les erreurs commises.

Le choix de retenir une modélisation Pluie – Débit de type coefficient de ruissellement pour la partie aval permet de représenter de manière correcte le fonctionnement hydrologique de ce bassin. En effet, les pentes très faibles des bassins versant conduisent à un hydrogramme à l’exutoire très « plat » et étalé dans le temps. Le volume de restitution est quelque peu sous-estimé en fin de crue, cette méthode ne représentant pas de manière correcte l’effet de saturation des sols en eaux au cours de l’évènement pluvieux.



4.3. CALCULS DES TEMPS DE CONCENTRATIONS

Le temps de concentration d’un bassin versant est le plus long temps mis par une goutte d’eau tombée sur ce bassin pour en atteindre l’exutoire. En pratique, ce temps permet de caractériser la réactivité d’un bassin versant face à un évènement pluvieux.

Différentes formulations empiriques ont été utilisées et comparées pour déterminer le temps de concentration des différents sous-bassins versants élémentaires. Les résultats de ces calculs sont présentés en Annexe.

Il ressort de ces calculs les remarques suivantes :

Ø Pour les sous-bassins élémentaires du bassin de la Méteren amont, les temps de concentration sont compris entre ½ heure et 2 heures selon la pente et la taille des bassins concernés.

Ø Les bassins versants des affluents de la Méteren Becque amont possèdent des temps de concentrations inférieurs à 1 heure pour leur partie amont et compris entre 1 heure et 1,5 heure pour leur partie aval.

Ø Pour les sous-bassins élémentaires du bassin aval, le temps de concentration est compris entre 2 et 8 heures. Pour la Méteren, le temps de concentration des sous-bassins élémentaires varie entre 2 et 4 heures, pour l’Hautdyck entre 3 et 6 heures, pour la Maladrerie, le Courant Bayard et le Courant du Doulieu entre 2,5 et 5 heures. Le sous-bassin du courant du Leet, de part sa taille et sa faible pente, possède un temps de concentration estimé entre 8 et 12 heures. Le bassin de la Becque de la Halle possède un temps de concentration d’environ 4 heures et celui de la Becque de Nieppe un d’environ 10 heures.

Ø Pour les sous-bassins amont, il faut souligner que les temps de concentrations ainsi présentés sont soumis aux incertitudes concernant la topographie du bassin aval très plat. Ceux-ci sont cependant bien plus important que ceux obtenus pour les sous-bassins amont.

Ø Pour le bassin de la Méteren amont, traité dans sa globalité (non repris dans le tableau), le temps de concentration total est estimé entre 4 et 6 heures selon les méthodes. (Attention : le temps de concentration du bassin global n’est pas égal à la somme des temps de concentration des sous-bassins le composant).

Ø Pour le bassin de la Méteren aval, traité dans sa globalité (non repris dans le tableau), le temps de concentration est estimé entre 8 et 16 heures selon les méthodes.



4.4. CALCULS DES DEBITS DE POINTE (METHODES EMPIRIQUES)

Le calcul des débits de pointe obtenus pour une crue décennale a été réalisé. Pour cela différentes formules empiriques ont été utilisées. Les résultats obtenus sont présentés en Annexe. Ils permettent de déterminer les ordres de grandeurs des débits en différents points du modèle. Ces valeurs sont surtout valables pour de petits bassins, les sections hydrauliques et les effets des débordements, des ouvrages,…, n’étant pas pris en compte par ce type de modélisation.

Les résultats obtenus à l’aide des différentes formules retenues peuvent varier de manière non négligeable. L’utilisation de la formule développée à SOGREAH permet d’obtenir une valeur de débit généralement comprise dans la gamme de valeurs fournies par les autres formules et sur laquelle nous nous basons usuellement. C’est donc sur cette formulation que nous proposons la synthèse de ces calculs.

Ø Les sous-bassins élémentaires du bassin amont de la Méteren Becque possèdent des débits des débits de pointe décennaux compris entre 0,5 et 1,5 m3/s selon les bassins.

Ø Les sous-bassins élémentaires avals possèdent un débit de pointe décennal compris entre 0,75 et 1 m3/s.

Ce calcul a également été réalisé pour les bassins versants globaux des différents cours d’eau du bassin d’étude. Les résultats obtenus font bien ressortir une remarque formulée de manière récurrente lors des entretiens menés lors de la première Phase de l’étude, à savoir que, concernant la Méteren Becque, les apport de volumes sont dus en majorité aux bassins amont. En effet, à l’exutoire du bassin amont, le débit de pointe de la Méteren est estimé entre 8 et 17 m3/s et le débit de pointe du bassin aval seul n’est estimé qu’entre 0,8 et 2,5 m3/s selon les méthodes retenues. Ce débit correspond à peu près au débit de pointe des « petits affluents » de la Méteren amont (Dom Becque et Fossé des Prés : environ 1,3 m3/s). Le principal affluent de la Méteren Becque est la Becque de Flêtre avec un débit de pointe décennal estimé entre 4 et 7 m3/s.

Parmi les cours d’eau du bassin aval, les débits de pointe déterminés sont les suivants :

Ø Courant de l’Hautdyck : 1,5 à 3 m3/s selon les méthodes.

Ø Courant de la Maladrerie : 1,2 à 2 m3/s selon les méthodes.

Ø Courant de Bayard : 1,4 à 2,3 m3/s selon les méthodes.

Ø Courant du Doulieu : 3,3 à 3,8 m3/s selon les méthodes.

Ø Becque de la Halle : 0,4 à 0,9 m3/s selon les méthodes.

Ø Becque de Nieppe : 1,1 à 3,6 m3/s selon les méthodes.

Le Courant du Doulieu est le second cours d’eau le plus important du bassin aval (après la Méteren Becque bien sur).



4.5. CAMPAGNE DE MESURES

Dans le cadre de la présente étude, une campagne de mesure sur la Méteren Becque a été réalisée. Des capteurs ont été placés en trois différents points de la Méteren Becque.

A l’issue de cette campagne de mesure, nous disposons des données suivantes :

Ø P1 : Pluviométrie et limnimétrie au niveau du hameau de Outtersteene , pour la période du 29/12/2003 au 30/08/2004.

Ø P2 : Pluviométrie et limnimétrie au niveau du lieu-dit « La Queue du Bois », pour la période du 29/12/2003 au 30/08/2004.

Ø P3 : Pluviométrie, limnimétrie, vitesses et débits au niveau du lieu-dit « Les Sept Ormes » pour la période du 06/05/2004 au 30/08/2004.

Sur ces périodes, il n’y a pas eu d’évènements pluviométriques importants, ce qui limite la plage d’utilisation et l’exploitation de ces données dans le cadre du calage et de la validation de la modélisation Pluie - Débit des crues de la Méteren Becque mis en œuvre.

La localisation de ces points de mesure est fournie sur la Figure suivante :

Figure 4 : Localisation des points de mesure.



Il ressort de l’analyse de ces mesures les remarques suivantes :

Ø Sur la période du 29/12/2003 au 30/08/2004, la pluie horaire maximale enregistrée est de 12,4 mm et la pluie journalière maximale enregistrée est de 23,4 mm. Le cumul de pluie sur cette période est de 537,6 mm. De telles pluies ne permettent pas d’effectuer la corrélation entre volume de pluie et volume écoulé dans les rivières et de déterminer le coefficient de ruissellement correspondant.

Ø Le débit maximum mesuré au point P3 sur la période allant du 06/05/2004 au 30/08/2004 est de 655 m3/h, soit 0,18 m3/s ou encore 182 l/s. Ce débit a été enregistré le 16/08/2004 à 02:00.

Ø Les temps de décalage observé entre les « pics » de débit sont les suivants :

Date : Débit (m3/s) :

08/05 0,14

21/05 0,03

18/07 0,02

19/07 0,10

16/08 0,18

P3 à P1 2 h 4 h 2 h 2 h 6 h

P1 à P2 4 h 4 h 6 h 6 h 10 h

P3 à P2 6 h 8 h 8 h 8 h 16 h

Tableau 6 : Temps de tranfert mesurés.

Ø Le 16/08, deux pics de crue sont mesurés au point P3 (amont) et un seul aux points P1 et P2. Ceci explique le temps de transfert obtenu.

Ø La distance entre le point P3 et le point P1 est d’environ 3 300 mètres et celle entre P1 et P2 de 4 400 mètres environ. Les vitesses des écoulements pour ces évènements sont de l’ordre de 0,15 à 0,45 m/s.



4.6. TRANSFORMATION PLUIE – DEBIT

A partir de l’ensemble des éléments présentés dans le rapport de Phase 1 et dans les paragraphes précédents, un modèle de transformation Pluie – Débit est mis en œuvre. Ce modèle a pour objectif de déterminer les hydrogrammes obtenus à l’exutoire de l’ensemble des bassins élémentaires pour les différentes pluies de projets retenues.

Ces hydrogrammes sont ensuite injectés dans le modèle de transfert des écoulements présenté plus loin dans ce rapport.

Le modèle mis en œuvre permet de déterminer de manière plus fine les débits de pointe à l’exutoire des sous-bassins versants élémentaires que les méthodes empiriques utilisées précédemment. Il permet également de représenter l’évolution du débit en fonction du temps (hydrogramme) en différents points du secteur d’étude. Cette dernière information est très importante car elle permet de caractériser la crue (lente, rapide, durée de fort débit, temps de montée, temps de décrue, …).

Ce modèle permet également de déterminer les volumes concernés pour les différents scénarios testés.

Les deux types de pluies de projet (hivernal et orage) pour les temps de retour 5, 10, 20, 50 et 100 ans ont été utilisés pour la réalisation d’un calcul Pluie-Débit à l’aide du modèle mis en œuvre.

La Figure 5 ci-après représente les points de calcul pour lesquels les résultats (débits de pointe et volumes) issus de la modélisation Pluie – Débit sont présentés dans les tableaux ci-après.

Remarque : Il est très important de souligner que l’imposition de la pluie de type orage à l’ensemble des sous-bassins de manière simultanée conduit à des débits et à des volumes irréalistes. C’est pourquoi les volumes cumulés et les débits de pointes engendrés par ce type d’évènement et pour des bassins trop importants ne figurent pas dans le tableau ci-après. Seules les orages éclatant sur le bassin amont de la Méteren Becque et sur celui de la Becque de Flêtre sont présentés. En effet un orage qui éclaterait de manière homogène sur l’ensemble du bassin versant de la Méteren Becque, soit sur plus de 80 km² n’est pas une hypothèse réaliste d’évènement hydrologique. Il est par contre parfaitement concevable qu’un orage touche exclusivement chaque sous-bassin versant (de manière indépendante)

Les valeurs proposées correspondent alors à la réaction de chaque sous-bassin versant face à un orage localisé ne touchant que celui-ci.



Figure 5 : Exutoires des bassins cumulés sous PLUTON.

Lors de l’étape de modélisation de transfert des écoulements, différentes localisations d’orage pour les pluies courtes sont testées afin de déterminer la réaction de l’ensemble du bassin face à des évènements pluviométriques intenses mais localisés. Ces différents calculs sont présentés et détaillés un peu plus loin dans ce rapport.



Courant de l'Hautdyck Courant de la Maladrerie Méteren Becque Courant de Bayard Courant du Doulieu

P6 P7 P8 P5 P9 P1 P2 P3 P4 P10 P13 P11 P14 P12 P15 P16 P17

Pluies courtes Rue de la Brionne

Confluence Huchette

Confluence Lys

Ferme du Prince

Confluence Lys

Amont Etang des 4 Fils

Aymon

Becque de Flêtre

La Courte Croix

Confluence Méteren Becque -

Becque de Flêtre


Dom Becque

RD 38 Confluence

Lys RD 38

Confluence Lys

Pont Wemeau

Confluence Courant du Doulieu - Rau de Bitram

Confluence Courant du Doulieu -

Becque des Pauvres

Confluence Lys

Surface cumulée (km²) 5,16 11,42 14,14 1,43 5,80 5,80 9,01 21,80 28,74 33,05 36,09 2,49 6,46 9,86 15,71 19,16 20,65 Part de la surface totale (en %)

36,46 80,75 100,00 24,58 100,00 16,07 24,96 60,42 79,63 91,58 100,00 38,46 100,00 47,72 76,07 92,78 100,00

Débit de pointe (m3/s)

1,20 2,40 3,00 0,40 1,00 5,20 8,10 - - - - 0,60 1,50 1,50 2,20 2,90 3,20

Volume injecté (1 000 m3)

27,30 33,10 14,40 7,50 14,10 47,10 76,30 50,90 45,30 23,90 16,00 13,10 21,00 51,90 30,90 18,20 7,90 T05

Volume cumulé (1 000 m3)

27,30 60,30 74,70 7,50 21,60 - - - - - - 13,10 34,10 51,90 82,60 101,00 108,50


1,50 3,00 3,70 0,50 1,30 6,60 10,30 - - - - 0,70 1,90 1,90 2,70 3,60 4,00


33,10 40,20 17,50 9,10 17,20 57,30 92,70 61,90 55,00 29,00 19,50 15,90 25,50 63,10 37,50 22,10 9,60 T10


33,10 73,30 90,80 9,10 26,30 - - - - - - 15,90 41,40 63,10 100,00 122,00 131,90


1,60 3,40 4,10 0,60 1,40 7,50 11,70 - - - - 0,80 2,10 2,10 3,00 4,10 4,50


36,80 44,60 19,40 10,10 19,00 63,60 102,90 68,60 61,10 32,20 21,60 17,70 28,30 70,00 41,60 24,60 10,60 T20


36,80 81,30 100,70 10,10 29,20 63,60 - - - - - 17,70 46,00 70,00 111,40 135,90 146,40


2,10 4,40 5,30 0,80 1,90 9,40 14,70 - - - - 1,10 2,70 2,80 4,00 5,30 5,90


47,30 57,40 25,00 13,10 24,50 79,10 128,50 86,60 77,80 41,20 27,90 22,80 36,50 90,20 53,70 31,60 13,70 T50


47,30 104,70 129,70 13,10 37,60 79,10 - - - - - 22,80 59,20 90,20 143,70 175,20 188,90


2,50 5,10 6,20 0,90 2,20 11,20 17,50 - - - - 1,30 3,10 3,30 4,60 6,20 6,80


54,30 65,90 28,60 15,00 28,20 93,90 152,00 101,40 90,20 47,50 32,00 26,10 41,80 103,50 61,60 36,30 15,70 T100


54,30 120,20 148,80 15,00 43,10 93,90 - - - - - 26,10 68,00 103,50 164,90 201,10 216,60

Tableau 7 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Pluie courte,



Courant de l'Hautdyck Courant de la Maladrerie Méteren Becque Courant de Bayard Courant du Doulieu

P6 P7 P8 P5 P9 P1 P2 P3 P4 P10 P13 P11 P14 P12 P15 P16 P17

Pluies longues Rue de la Brionne

Confluence Huchette

Confluence Lys

Ferme du Prince

Confluence Lys

Amont Etang des 4 Fils

Aymon

Becque de Flêtre

La Courte Croix


Becque de Flêtre


Dom Becque

RD 38 Confluence

Lys RD 38

Confluence Lys

Pont Wemeau

Confluence Courant du Doulieu - Rau de Bitram

Confluence Courant du Doulieu -

Becque des Pauvres

Confluence Lys

Surface cumulée (km²) 5,16 11,42 14,14 1,43 5,80 5,80 9,01 21,80 28,74 33,05 36,09 2,49 6,46 9,86 15,71 19,16 20,65 Part de la surface totale (en %)

36,46 80,75 100,00 24,58 100,00 16,07 24,96 60,42 79,63 91,58 100,00 38,46 100,00 47,72 76,07 92,78 100,00


0,60 1,30 1,70 0,20 0,50 2,00 2,80 6,30 7,40 7,80 7,90 0,30 0,80 1,00 1,50 1,90 2,00


66,10 79,10 34,30 18,00 33,80 171,50 243,10 134,80 114,00 58,30 38,40 31,20 50,20 124,40 74,00 43,50 18,90 T05


66,10 145,20 179,50 18,00 51,80 171,50 243,10 549,50 663,40 721,80 760,20 31,20 81,40 124,40 198,10 241,70 260,60


0,80 1,60 2,00 0,20 0,60 2,60 3,60 8,00 9,40 9,90 10,00 0,40 0,90 1,20 1,90 2,30 2,50


77,40 95,30 41,60 21,80 40,60 220,10 301,90 160,60 134,70 70,30 46,10 37,90 60,50 149,90 89,20 52,60 22,60 T10


77,40 172,70 214,30 21,80 62,30 220,10 301,90 682,60 817,10 887,30 933,50 37,90 98,50 149,90 239,10 291,70 314,30


0,90 1,80 2,30 0,30 0,70 3,10 4,20 9,30 10,80 11,30 11,40 0,40 1,10 1,40 2,10 2,60 2,80


84,70 103,90 45,30 23,80 44,20 251,70 341,20 177,90 148,30 77,00 50,30 41,30 66,00 163,40 97,20 57,30 24,70 T20


84,70 188,60 233,90 23,80 67,90 251,70 341,20 770,90 919,10 996,00 1 046,30 41,30 107,30 163,40 260,60 318,00 342,60


1,10 2,30 2,90 0,30 0,90 4,00 5,40 12,10 14,10 14,70 14,90 0,50 1,40 1,80 2,70 3,30 3,60


101,30 131,30 57,20 29,70 56,10 323,60 430,20 220,50 183,70 96,20 63,70 51,90 83,30 206,40 122,60 72,40 31,20 T50


101,30 232,50 289,60 29,70 86,00 326,60 430,20 974,30 1 158,20 1 254,40 1 318,00 51,90 135,40 206,40 329,10 401,50 432,70


1,20 2,70 3,30 0,40 1,00 5,00 6,70 14,80 17,20 17,90 18,00 0,60 1,60 2,10 3,10 3,90 4,20


112,90 149,40 64,80 33,90 63,90 395,60 519,70 258,50 210,90 110,00 72,50 59,20 94,90 235,00 139,70 82,30 35,50 T100


112,90 262,10 327,10 33,90 95,90 395,60 519,70 1 173,70 1 384,70 1 494,60 1 567,00 59,20 154,00 235,00 374,50 456,80 492,40

Tableau 8 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Pluie longue.



Becque de Nieppe Becque de Nieppe

Pluies longues Becque de

Nieppe Waterland Becque

Warnave Becque

Pluies courtes Becque de Nieppe Waterland Becque

Warnave Becque

Surface cumulée (km2) 11,38 1,43 1,43 Surface cumulée (km2) 11,38 1,43 1,43 Part de la surface totale Part de la surface totale

en % 100,00 12,57 12,57

en % 100,00 12,57 12,57


1,16 0,18 0,17


1,95 0,42 0,38 T05


144,00 18,00 18,00

T05 Volume cumulé

(1 000 m3) 58,00 7,40 7,40


1,44 0,22 0,22


2,48 0,54 0,49 T10


175,00 22,00 22,00

T10 Volume cumulé

(1 000 m3) 72,00 5,10 5,10


1,73 0,27 0,26


2,98 0,65 0,59 T20


203,00 25,00 25,00

T20 Volume cumulé

(1 000 m3) 86,00 10,80 10,80


2,07 0,32 0,31


3,63 0,80 0,72 T50


240,00 30,00 30,00

T50 Volume cumulé

(1 000 m3) 104,00 13,00 13,00


2,42 0,38 0,37


4,20 0,92 0,83 T100


274,00 34,00 34,00

T100 Volume cumulé

(1 000 m3) 119,00 15,00 15,00

Tableau 9 : Résultats modélisation Pluie - Débit - Becque de Nieppe,



4.7. SYNTHESE

Il ressort de l’analyse de l’ensemble des résultats précédents les remarques suivantes :

Ø Les volumes d’eau les plus importants sont bien provoqués par les pluies de projet longues.

Ø Inversement, les débits de pointe les plus importants sont provoqués par les pluies courtes (à l’échelle de chaque sous-bassin versant). Pour un temps de retour égal, le débit de pointe de la pluie de projet courte est environ deux fois plus important que celui engendré par une pluie de projet longue.

Ces deux précédentes remarques avaient déjà été évoquées précédemment et se trouvent donc confirmées par les résultats de la modélisation Pluie – Débit.

Ø Les résultats permettent de mettre en évidence le rôle important du sous-bassin amont de la Méteren Becque. Pour les évènements de type hivernal, celui-ci apporte environ 85% du volume total de la crue au niveau de la confluence Méteren Becque – Dom Becque.

Ø L’apport du bassin aval de la Méteren Becque est de l’ordre de 15% du volume des crues pour les évènements de type hiver.

Ø Il faut faire remarquer que du fait de la topographie de l’aval du bassin, la superficie des parcelles drainant les eaux vers la Méteren Becque est relativement faible par rapport à celle du bassin amont. Le découpage proposé ici fourni une surface de 5,10 km² pour les bassins versants de la partie aval de la Méteren Becque et 30,98 km² pour la partie amont. Cette différence de superficie, combinée à une pluviométrie et à des coefficients de ruissellement plus importants explique les différences de volumes obtenues entre l’amont et l’aval du secteur d’étude.

Ø Les autres cours d’eau du bassin d’étude se situent uniquement sur la partie aval du bassin. Le Doulieu est le plus important (bassin de 20,65 km²) suivi du Courant de l’Hautdyck (14,14 km²) et de la Becque de Nieppe (11,38 km²).

oOo



5. TRANSFERT DES EAUX DE SURFACE

A partir des résultats obtenus par les études hydrologique et de modélisation Pluie - Débit, un modèle de transfert des écoulements a été mis en œuvre, de manière à représenter de manière fine le transfert des hydrogrammes vers l’aval, leur déformation et les différents désordres hydrauliques associés. Les ouvrages passant en charge, les rétentions associées, les zones de débordements, …., sont déterminées à l’aide d’une telle modélisation et l’impact induit sur les débits des cours d’eau est également déterminé, ce qui n’est pas le cas pour la transformation Pluie – Débit.

5.1. EMPRISE DU MODELE

Le modèle de transfert des écoulements à surface libre réalisé représente :

Ø La Méteren Becque : depuis la confluence à l’amont de l’étang des 4 Fils Aymon jusqu’à la Lys canalisée,

Ø Le Courant de Bayard, depuis la RD 38 jusqu’à la Lys canalisée. Le bras reliant la Méteren, le Courant de Bayard et le courant du Doulieu est représenté.

Ø Le Courant du Doulieu, depuis la confluence avec le Leet (non représenté) jusqu’à la Lys.

Ø Le Courant de la Maladrerie, depuis sa source jusqu’à la confluence avec la Lys.

Ø Le Courant de l’Hautdyck, depuis la Rue de la Brionne jusqu’à la Lys. Le Courant de la Huchette est également représenté, depuis la Rue de la Chapelle jusqu’à la confluence avec l’Hautdyck.

La Figure suivante représente le linéaire de cours d’eau qui est modélisé (en traits gras).



Tableau 10 : Réseau hydrographique modélisé (en gras).

5.2. DONNEES TOPOGRAPHIQUES

Le cabinet Lapouille d’Hazebrouck a réalisé les levés topographiques définis par le cabinet d’étude SOGREAH.

Ces levés ont consistés à la réalisation de 221 profils en travers de lit mineur de rivière, 25 profils en long en lit majeur, 7 profils en long de routes et la levée de 69 ouvrages hydrauliques.

A partir de la compilation et de l’analyse de l’ensemble de ces informations, il a été réalisé l’analyse du réseau hydrographique présentée ci-après.



5.3. DESCRIPTION DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE MODELISE

Les figures suivantes détaillent le linéaire des cours d’eau qui a été modélisé. Les ouvrages levés sont présentés sous la forme de points oranges. Les profils en travers du lit mineur ayant été levés sont présentés sous la forme de points jaunes.

5.3.1. COURANT DE L’HAUTDYCK – COURANT DE LA HUCHETTE

ü 21 profils en travers pour l’Hautdyck,

ü 5 profils en travers pour la Huchette,

ü 7 ouvrages hydrauliques pour l’Hautdyck,

ü 2 ouvrages hydrauliques sur la Huchette,

ü Linéaire de 6 km pour l’Hautdyck,

ü Linéaire de 0,95 km pour la Huchette,

ü Pente moyenne de l’Hautdyck de 0,33‰.



5.3.2. COURANT DE LA MALADRERIE

ü 22 profils en travers,

ü 6 ouvrages hydrauliques,

ü Linéaire de 15,85 km,

ü Pente moyenne de 0,32‰.

Il faut noter que la Maladrerie présente une rupture de pente au niveau du lieu-dit « Les Tulipes ». On observe une pente moyenne de 0,05‰ sur 6 km à l’amont, puis une pente de 1,56‰ sur 1,3 km à l’aval.



5.3.3. METEREN BECQUE AMONT – BECQUE DE FLETRE

ü 14 profils en travers pour la Méteren Becque à l’amont de la confluence avec la Becque de Flêtre,

ü 19 profils en travers sur la Méteren depuis la confluence de la Becque de Flêtre jusqu’au franchissement de la voie SNCF, soit un total de 33 profils pour la Méteren Becque amont.

ü 9 profils en travers pour la Becque de Flêtre,

ü 12 ouvrages hydrauliques sur la Méteren Becque amont,

ü 3 ouvrages hydrauliques sur la Becque de Flêtre,

ü Linéaire de 7,28 km pour la Méteren Becque amont,

ü Linéaire de 1,62 km pour la Becque de Flêtre,

ü Pente moyenne 1,70‰ pour la Méteren Becque répartie comme suit : Pente de 2,58‰ à l’amont de la confluence avec la Becque de Flêtre et de 1,03‰ à l’aval de la confluence.

ü Pente moyenne de 1,59‰ pour la Becque de Flêtre.

La liaison entre la Méteren Becque et l’Etang des Quatre Fils Aymon n’est pas intégrée dans la modélisation. On considère que pour les évènements représentés, les vannages de l’étang sont en position fermée et que celui-ci ne génère donc pas de rétention sur les écoulements provenant de l’amont du bassin versant de la Méteren Becque.



5.3.4. METEREN BECQUE AVAL

ü 31 profils en travers pour la Méteren Becque aval,

ü 7 ouvrages hydrauliques sur la Méteren Becque aval,

ü Linéaire de 9,1 km pour la Méteren Becque aval,


La pente de la partie aval de la Méteren Becque est bien homogène. Le linéaire de rivière ne présente pas de rupture de pente marquée sur sa partie aval. On observe la présence de digues en rives droite et gauche au niveau de la Rue des Basses Terres notamment.

La liaison entre la Méteren Becque, le Courant du Doulieu et le Courant Bayard est représentée dans la modélisation réalisée.



5.3.5. COURANT BAYARD

ü 19 profils en travers pour le Courant de Bayard,

ü 5 ouvrages hydrauliques sur le Bayard,



Il existe une cassure de la pente du fond au niveau du franchissement de la RD77.



5.3.6. COURANT DU DOULIEU

ü 36 profils en travers pour le Courant du Doulieu,

ü 12 ouvrages hydrauliques sur le Courant du Doulieu,



La pente présentée par le Courant du Doulieu est homogène sur l’ensemble de son linéaire qui ne présente pas de rupture de pente marquée.

5.3.7. LYS CANALISEE

ü 97 profils en travers pour la Lys canalisée,

ü 2 ouvrages hydrauliques de régulation,


Le modèle régulé de la Lys développé par SOGREAH dans le cadre de la réalisation de l’Atlas des zones inondables du bassin versant de la Lys a été repris et adapté. Le linaire de la Lys canalisée entre Merville et la confluence Lys –Deûle à Deûlemont a été repris, ainsi que les ouvrages de régulation de Bac Saint-Maur et d’Armentières.

5.3.8. ANALYSE

L’analyse des données nécessaires à la construction du modèle (profils en travers du lit mineur, levés d’ouvrages, profils en long du lit majeur, …) et des visites de terrain réalisées permettent de faire ressortir les informations suivantes :



Ø un fort envasement de ceux-ci sur la quasi-totalité du bassin d’étude. Cet envasement a pour conséquence de réduire la section de passage offerte aux écoulements et donc de faciliter les débordements en cas de débits importants. L’envasement touche également les ouvrages hydrauliques (franchissement de routes) et limitent leur capacité.

Ø De plus certains ouvrages et certaines parties de cours d’eau du secteur d’étude sont fortement végétalisés et semblent peu entretenues (lors des visites de terrain réalisées par SOGREAH), ce qui accentue les risques d’inondations aux abords de ceux-ci.

5.4. PARAMETRES DE MODELISATION

La modélisation des transferts d’écoulements est effectuée à l’aide du logiciel CARIMA développé par SOGREAH. CARIMA est un système de modélisation des écoulements permanents ou transitoires à surface libre qui simule le mouvement de l’eau dans les rivières, canaux et champs d’inondation. Une présentation de CARIMA est fournie en Annexe.

Ce logiciel est de type monodimensionnel à casiers, c'est-à-dire que le les écoulements sont supposés uniformes dans le lit mineur des rivières représentées. Les casiers permettent de représenter les champs d’inondation en lit majeur.

L’envasement mesuré des cours d’eau est intégré aux calculs réalisés et présentés ci-après.

Les ouvrages hydrauliques (ponts, buses, …) sont représentés dans la modélisation réalisée. Leur cote de tablier est également intégrée et les ouvrages peuvent passer en charge. Les lois spécifiques de pertes de charge utilisées dépendent de l’état de fonctionnement de chaque ouvrage (à surface libre ou en charge). Chaque ouvrage est affecté d’un coefficient de perte de charge « classique » déterminé en fonction du type d’ouvrage, de son état physique (parois lisses ou rugueuses) et si l’ouvrage propose un rétrécissement important de la section.

Le frottement sur le fond appliqué aux sections modélisées dépend de la nature des fonds. Dans le lit mineur des cours d’eau modélisés, celui-ci est essentiellement constitué de vase ou de béton sur la partie aval. Pour cela des coefficients de frottements (de type Strickler) forts ont été retenus afin de représenter un faible frottement.

Les berges et le lit majeur, qui présentent une forte végétalisation, ont été représentés avec des coefficients de frottement plus faibles pour représenter un frottement plus important.

Le fonctionnement des ouvrages de régulation de Bac-Saint Maur et d’Armentières sur la Lys canalisée est intégré à la modélisation mise en œuvre et présenté ci-après. Les niveaux de consigne appliqués sont ceux observés en période d’écoulements normaux de la Lys.



5.5. EXPLOITATION DU MODELE

Le choix de l’emprise retenue pour le modèle de transfert des écoulements permet de représenter les désordres hydrauliques engendrés par les évènements pluviométriques suivants :

Ø Une pluie longue de type hivernal de temps de retour 20 ans, d’une durée de 10 jours (240 heures). Pour cet événement, on considère une durée de pluie intense de 12 heures. Cette pluie est répartie de manière uniforme sur l’ensemble du bassin d’étude. C’est cet évènement qui sert de référence à la proposition d’aménagement en Phase 3. Le temps de retour de 20 ans a été défini de manière concertée avec le Comité de Pilotage. Il convient parfaitement à la problématique de la présente étude. Cet épisode concerne l’ensemble de la superficie du bassin versant.

Ø Plusieurs pluies de type orage, de temps de retour 20 ans et localisées sur différents secteurs du bassin versant amont. Ce type de pluie est modélisé pour tester les aménagements proposés face à un évènement local et souligner leur influence face à ce type de sollicitations.

Ø La concomitante d’une crue de la Lys canalisée avec une crue de type hivernale sur le bassin versant de la Méteren Becque.

Le modèle permet de mettre en évidence les principaux désordres hydrauliques recensés lors de la première Phase de l’étude. Il permet de représenter :

Ø Zones de débordements,

Ø Emprises des secteurs inondés,

Ø Hauteurs d’eau et durée de submersion,

Ø Volumes débordés,

Ø Ouvrages passant en charge ou provoquant des pertes de charges importantes,

Ø Evolution des hydrogrammes de crue lors de leur transfert vers l’aval, notamment écrêtement de ceux-ci à l’aval des secteurs présentant des débordements,

Il permet également de les quantifier et d’apporter des premiers éléments d’explication quant à la cause génératrice du désordre observé.

Les photos de l’ensemble les ouvrages passant en charge lors de l’épisode « pluie longue » sont présentées dans les paragraphes suivants.



5.5.1. PLUIE HIVERNALE DE TEMPS DE RETOUR 20 ANS

Cet évènement est le plus pénalisant de l’ensemble des simulations réalisées. C’est celui qui concerne l’ensemble du bassin versant et qui entraîne les désordres les plus importants. Il est présenté de manière détaillée dans la suite de ce rapport.

5.5.1.1. COURANT DE L’HAUTDYCK – COURANT DE LA HUCHETTE

Courant de l'Hautdyck

12.512.75

1313.2513.5

13.7514

14.25

14.514.75

1515.2515.5

15.7516

16.2516.5

16.75

1717.2517.5

17.7518

18.25

0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 2 2.25 2.5 2.75 3 3.25 3.5 3.75 4 4.25 4.5 4.75 5 5.25 5.5 5.75 6

PK (km)

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Lit mineur RG Ligne d'eau OUVRAGES

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D38

Figure 6 : Courant de l'Hautdyck.

L’Hautdyck présente deux secteurs sensibles aux débordements :

Ø entre le franchissement de la RD946 et la confluence avec le ruisseau du Pont de Beurre, en rives droite et gauche,

Ø à l’amont de la Rue de l’Haut Blé, en rives droite et gauche.

Ces débordements sont limités, dans les conditions de la modélisation au lit majeur proche et ne s’étendent pas sur des surfaces importantes.

Il faut noter que tous les ouvrages de franchissement modélisés passent en charge à l’exception du franchissement de la RD946 à l’aval du modèle. Les routes ne sont pas inondées au droit de ces franchissements.

Concernant le Courant de la Huchette, il n’y a pas de désordres particuliers mis en lumière par la modélisation réalisée.



Photo 1 : Ouvrage de franchissement de la

RD 947.

Photo 2 : Franchissement de la Rue Pruvot.

Photo 3 : Franchissement de la Rue Montigny - RD 38.

Photo 4 : Ouvrage Rue de l'Haut Blé.

Le fait que les ouvrages passent en charge n’entraîne pas de débordement. Ces ouvrages jouent un rôle de rétention en retardant les écoulements vers la Lys. Cependant une vérification de l’état des ouvrages ainsi que la planification de leur entretien semble nécessaire.

Il en va de même concernant le lit mineur du courant.

Les abords des ouvrages doivent être contrôlés afin de vérifier l’absence de risque de débordement à l’amont de ceux-ci.



5.5.1.2. COURANT DE LA MALADRERIE

Courant de la Maladrerie

12.5012.7513.0013.2513.5013.7514.0014.2514.5014.7515.0015.2515.5015.7516.0016.2516.5016.7517.0017.2517.5017.7518.0018.2518.50

0.0 0.3 0.5 0.8 1.0 1.3 1.5 1.8 2.0 2.3 2.5 2.8 3.0 3.3 3.5 3.8 4.0 4.3 4.5 4.8 5.0 5.3 5.5 5.8 6.0 6.3 6.5 6.8 7.0 7.3 7.5

PK (km)

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947

Buse

Figure 7 : Courant de la Maladrerie.

Il n’y a pas de débordements observés sur le Courant de la Maladrerie sous les hypothèses retenues pour la modélisation.

Seuls les franchissements de la D38 (Ferme du Prince) et celui du Grand Pré à l’amont passent en charge pour une crue de temps de retour 20 ans.

Photo 5 : Ouvrage du Grand Pré..

Photo 6 : Franchissement de la RD 39.

Les remarques formulées pour le Courant de l’Hautdyck s’appliquent également ici. Une attention particulière devra être apportée à l’entretien des ouvrages et du cours d’eau.



5.5.1.3. BECQUE DE FLETRE – DOM BECQUE

Rappel : le linéaire de la Dom Becque n’a pas été représenté dans la modélisation mise en œuvre.

La Becque de Flêtre est l’affluent le plus important de la Méteren Becque.

Becque de Fletre

21.521.75

2222.2522.5

22.7523

23.2523.5

23.7524

24.2524.5

24.7525

25.2525.5

25.7526

26.2526.5

26.7527

27.2527.5

27.7528

13.3 13.5 13.8 14.0 14.3 14.5 14.8 15.0 15.3

Pk (km)

Cot

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Fond

Lit majeurRDLit majeurRGLit mineurRDLit mineurRGLigne d'eau

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Figure 8 : Becque de Flêtre.

Concernant la Becque de Flêtre, les ouvrages hydrauliques représentés passent en charge pour l’évènement hydrologique représenté, et provoquent un rehaussement de la ligne d’eau important (de l’ordre de 25 cm) à l’amont de chaque ouvrage.

Les ouvrages hydrauliques de ce cours d’eau sont fortement sous dimensionnés et provoquent des débordements. Ils favorisent ainsi la rétention des volumes d’eau sur l’amont du bassin, mais de manière non contrôlée.

La Becque déborde sur la quasi-totalité du linéaire modélisé, spécialement en rive gauche.

Il semble impératif de mettre en place des zones de débordements contrôlés pour soulager ce cours d’eau et la Méteren Becque.

Une réflexion sur le dimensionnement des ouvrages hydraulique devra être menée également. Il faut souligner que les ouvrages jouent ici un rôle très important de rétention, mais celle-ci n’est ni prévue, ni contrôlée et de ce fait pas efficace.



Les berges du lit mineur devront être sécurisés en dehors des zones de débordement prévues.

Photo 7 : Ouvrage à l'amont de la

confluence.

Photo 8 : Second ouvrage.

Photo 9 : Ouvrage du lieu-dit "Les

7 Ormes".

Il faut également souligner que l’hydrogramme imposé à l’amont de la Becque de Flêtre et issu de la modélisation Pluie – Débit est certainement sur-estimé par rapport à la réalité. En effet, pour de tels débits, des débordements seraient également observés à l’amont de la zone modélisé et auraient pour effet d’écrêter la crue.



5.5.1.4. METEREN BECQUE

Méteren Becque

12.5013.5014.5015.5016.5017.5018.5019.5020.5021.5022.5023.5024.5025.5026.5027.5028.5029.5030.5031.50

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0Pk (km)

Cot

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Lit mineur RG Ligne d'eau OUVRAGES OUVRAGES

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18

Figure 9 : Méteren Becque.

On rappelle que les ouvrages de l’étang des 4 Fils Aymon ont été représentés en position fermée, de manière à ne pas proposer de rétention par l’étang. On maximalise ainsi les volumes qui transitent vers l’aval du bassin par rapport à la situation actuelle pour laquelle l’étang intercepte une partie des eaux de l’amont. Ce choix permettra dans la suite de l’étude de mettre en évidence le rôle important de rétention que peut jouer l’étang des Quatre Fils Aymon lors des épisodes de crue.

On calcule un débordement local de la Méteren Becque à l’amont du premier ouvrage modélisé. Les ouvrages de franchissement situés à l’amont de l’étang des Quatre Fils Aymon sont en charge, mais cela ne provoque pas de débordement de la Méteren Becque à l’amont de ceux-ci.

On observe des débordements à l’aval de l’étang et à l’amont de l’ouvrage de franchissement de la RD 933. Cet ouvrage provoque un rehaussement de la ligne d’eau à l’amont. Il y a incohérence entre le dimensionnement de cet ouvrage et de celui de l’A25.

L’ouvrage à l’amont de la confluence entre la Méteren Becque et la Becque de Flêtre est en charge sans toutefois provoquer de débordement.

Le pont de la RN42 passe en charge ce qui provoque le débordement de la becque à l’amont, jusqu’à la confluence avec la Becque de Flêtre.

On observe un débordement continu entre la RN 42 et le franchissement de la voie SNCF. L’ouvrage de franchissement de la voie de chemin de fer est parfaitement dimensionné pour ce type d’évènement.



Les deux ouvrages situés à l’aval de la voie SNCF (Loon Straete et RD 69a) passent en charge ce qui provoque le débordement de la Becque à l’amont de ceux-ci.

Concernant la Méteren Becque aval, on observe un débordement continu, même au dessus des digues, depuis la voie SNCF jusqu’au franchissement de le RD38 (Ferme du Prince). Les trois ouvrages de ce secteur sont en charge.

Il n’y a pas de débordement calculé sur la rue du Courant, bien que ce secteur connaisse des débordements occasionnels (cf. Fiches désordres).

On observe un débordement à l’amont du franchissement de la RD 18, en rive droite au niveau du poste électrique.

Il n’y a plus ensuite de débordement du fait de la Méteren Becque. Il faut également rappeler que pour les simulations réalisées, la Lys possède une capacité d’évacuation élevée.

Photo 10: Ouvrage amont - Lourdenhouck.

Photo 11 : Ouvrage - RD18.

Photo 12 : Ouvrage RD 933.

Photo 13 : Ouvrage amont Becque de

Flêtre.



Photo 14 : Ouvrage RN42.

Photo 15 : Ouvrage - Loon Straete.

Photo 16 : Ouvrage RD69.

Photo 17 : Ouvrage RD 23.

Photo 18 : Ouvrage aval RD23.

Photo 19 : Ouvrage Rue de Steenwerck.



Photo 20 : Ouvrage aval.

Sur l’ensemble du bassin de la Méteren, l’entretien des ouvrages et du lit mineur est à vérifier avec l’USAN afin d’établir un planning d’entretien régulier, opérationnel et en accord avec les désordres observés et leurs périodes d’apparition dans l’année.

Concernant les problèmes à l’amont du bassin, le dimensionnement de certains ouvrages devra être repensé. Des secteurs de débordements contrôlés devront être créés afin de limiter et de retarder les écoulements vers l’aval. Ces mesures devront s’accompagner de pratiques culturales adaptées afin de limiter le ruissellement vers les cours d’eau. Le fonctionnement de l’étang des Quatre Fils Aymon, utilisé à l’heure actuelle comme un bassin de rétention, devra être optimisé afin de limiter les interventions humaines sur les vannages et qu’il puisse assurer son rôle de tampon de crue de manière automatique.

L’ouvrage à l’amont de l’A25 devra être redimensionné, ou une zone de débordement contrôlé crée juste à ce niveau.

La confluence avec la Becque de Flêtre devra également faire l’objet d’aménagement afin de limiter ou de contrôler les débordements à ce niveau.

Les sections des deux ouvrages à l’aval du franchissement SNCF devront être contrôlés.

Il serait souhaitable d’augmenter de manière contrôlée les débordements sur la partie amont afin de soulager les secteurs endigués de l’aval qui présentent une urbanisation plus importante et des enjeux directement menacés. A ce niveau, l’implantation de zones de rétention parait plus délicate.



5.5.1.5. COURANT BAYARD

Courant de Bayard

13

13.25

13.5

13.75

14

14.25

14.5

14.75

15

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Figure 10 : Courant Bayard.

Il n’y a pas de débordement observé à l’amont du courant de Bayard sous les hypothèses retenues pour la modélisation. Cependant, les franchissements de la RD122, de la RD77, de la Rue du Houck et de la D38 sont en charge. Les routes au droit de ces franchissements ne sont pas inondées. Ces ouvrages sont fortement sous dimensionnés. La capacité hydraulique du Courant de Bayard sur sa partie aval se pose car on observe des débordements de celui-ci sans même un niveau haut de la Lys canalisée.

Figure 11 : Ouvrage amont.

Figure 12 : Ouvrage Rue du Houck.



Figure 13 : Ouvrage RD77.

Figure 14 : Ouvrage RD122.

Figure 15 : Ouvrage Maison Rouge.

L’entretien des ouvrages et du lit mineur est à planifier avec l’USAN. Il est également possible de proposer des zones de rétention afin de soulager la partie aval qui est soumise à des débordements.



5.5.1.6. COURANT DU DOULIEU

Courant du Doulieu

13

13.25

13.513.75

14

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oulie

u

Po

nt

Lo

uf

Meu

len

Leet

Le P

ont

Wem

eau

Figure 16 : Courant du Doulieu.

Les trois ouvrages situés à l’amont du franchissement de la RD38 passent en charge lors de l’épisode modélisé. On observe de légers débordements entre le Pont Louf et le Pont Wemeau à l’amont et au niveau du pont Deryck à l’aval.

Les autres ouvrages hydrauliques du Courant du Doulieu sont bien dimensionnés pour pouvoir évacuer les débits associés à l’évènement testé.

Figure 17 : Ouvrage Meulen Leet.

Figure 18 : Ouvrage Le Pont Wemeau.



Figure 19 : Ouvrage Le Pont Louf.

L’entretien des ouvrages et du lit mineur est également à planifier avec l’USAN pour ce cours d’eau.

Le secteur compris entre le Pont Wemeau et la RD38 est à protéger. des zones de rétentions peuvent éventuellement être crées afin de soulager l’aval du Courant du Doulieu ainsi que la Lys canalisée.

5.5.2. CONCOMITANCE PLUIE LONGUE ET CRUE DE LA LYS

La concomitance entre une crue de type pluie longue sur le bassin de la Méteren Becque et d’une crue de la Lys a également été étudiée. Il ressort de cette analyse le faible impact joué par les crues de la Lys canalisée sur les désordres observés sur le bassin versant de la Méteren Becque. Par exemple, celle-ci entraîne un rehaussement de la ligne d’eau maximale d’environ 5 centimètres pour la partie aval de la Méteren Becque. Cela n’entraîne pas de modification sur les hydrogrammes de crues calculés à l’aval des bassins versants des différents cours d’eau modélisés.

Cependant, il faut rappeler que le niveau de la Lys au droit du bassin versant de la Méteren Becque est fortement conditionné par le niveau de la Deûle à la confluence. Un fort niveau de la Deûle entraîne un fort niveau de la Lys canalisée. Ceci peut alors se traduire par une aggravation des débordements observés sur l’aval des cours d’eau modélisés et plus spécialement sur le Courant de Bayard et le Courant du Doulieu.



5.5.3. PLUIES COURTES DE TYPE ORAGE (TEMPS DE RETOUR 20 ANS)

L’effet d’un orage a également été testé pour mettre en évidence le comportement de l’ensemble du bassin versant face à ce type d’évènement intense et localisé.

Deux résultats sont présentés en détail ci-après, le premier concernant un orage touchant l’amont du bassin versant de la Méteren Becque (amont de l’étang des Quatre Fils Aymon) et le second pour un orage touchant l’amont du bassin versant de la Becque de Flêtre. Les deux évènements présentés sont de temps de retour 20 ans.

5.5.3.1. ORAGE SUR LA METEREN AMONT

L’orage est ici appliqué sur le bassin versant de la Méteren Becque à l’amont de l’étang des 4 Fils Aymon, soit sur un bassin de 5 km² environ. Un tel scénario provoque des débordements de la Méteren Becque depuis l’amont du modèle jusqu’à l’aval du franchissement de la RN 42. Ensuite, sur le linéaire aval de la Méteren Becque, les niveaux maxima de celle-ci se situent en dessous des berges du cours d’eau.

Les deux figures ci-après présentent le profil en long de la ligne d’eau maximale calculée pour ce type d’évènement.

On constate bien que pour un évènement de type local, les désordres observés sont également locaux. Ceux-ci s’étendent cependant sur un secteur plus étendu que celui de l’orage.

Méteren Becque

12.5013.5014.5015.5016.5017.5018.5019.5020.5021.5022.5023.5024.5025.5026.5027.5028.5029.5030.5031.50

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0

Pk (km)

Co

te (m

NG

F)



Le

Pet

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Le

Po

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Po

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RD

38

Ru

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69

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D23 S

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- D

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4 F

ils A

ymo

n

RD

18




Méteren Becque

22.0022.5023.0023.5024.0024.5025.0025.5026.0026.5027.0027.5028.0028.5029.0029.5030.0030.5031.0031.5032.0032.5033.00

13.0 13.3 13.5 13.8 14.0 14.3 14.5 14.8 15.0 15.3 15.5 15.8 16.0 16.3 16.5

Pk (km)

Cot

e (m

NG

F)



Figure 21 : Méteren Becque (détail).

5.5.3.2. ORAGE SUR LA BECQUE DE FLETRE AMONT

Ce paragraphe présente le cas d’un orage de temps de retour 20 ans appliqué sur le bassin amont de la Méteren Becque (9,01 km²). Cette surface est plus importante que l’évènement précédemment présenté ce qui entraîne des débits de pointe générés plus importants.

Cet évènement hydrologique provoque un débordement de la Becque de Flêtre sur l’ensemble de son linéaire modélisé. Il provoque également le débordement de la Méteren Becque au niveau de la confluence des deux cours d’eau. La Méteren déborde vers l’aval sur un linéaire plus important que celui déterminé pour l’orage précédent. Pour cet évènement, les débordements de la Méteren Becque ont lieu jusqu’à l’aval du franchissement de la voie TGV.

Les figures suivantes illustrent l’ensemble de ces remarques.



Becque de Fletre

21.521.75

2222.2522.5

22.7523

23.2523.5

23.7524

24.2524.5

24.7525

25.2525.5

25.7526

26.2526.5

26.7527

27.2527.5

27.7528

13.3 13.5 13.8 14.0 14.3 14.5 14.8 15.0 15.3

Pk (km)

Cot

e (m

NG

F)

Fond

Lit majeurRDLit majeurRGLit mineurRDLit mineurRGLigne d'eau

OUVRAGES

Figure 22 : Becque de Flêtre.

Méteren Becque

12.5013.5014.5015.5016.5017.5018.5019.5020.5021.5022.5023.5024.5025.5026.5027.5028.5029.5030.5031.50

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 17.0

Pk (km)

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4 F

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n

RD

18




Méteren Becque

18.00

18.50

19.00

19.50

20.00

20.50

21.00

21.50

22.00

22.50

23.00

23.50

24.00

24.50

25.00

25.50

26.00

9.0 9.5 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0

Pk (km)

Co

te (m

NG

F)



Co

nflu

ence

Bec

qu

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e F

lêtr

e

Figure 24 : Méteren Becque (détail).

oOo



6. CONCLUSIONS

La figure suivante présente la localisation des zones présentant des débordeme nts ainsi que les ouvrages passant en charge pour la pluie longue de temps de retour vicennal. L’emprise de ceux-ci est présentée à titre indicatif, la précision et la densité des levés topographiques réalisés ne permettant pas la réalisation d’une cartographie précise des zones inondées.

Cette carte nous indique donc les secteurs soumis à des désordres hydrauliques et pour lesquels des aménagements sont à réaliser. On remarque également le nombre important d’ouvrages passant en charge sur le secteur d’étude. Il faut cependant souligner deux points concernant ces ouvrages :

Ø La plupart de ces ouvrages sont des buses, ouvrages pour lesquels le passage en charge est prévu et non dommageable.

Ø Le sous dimensionnement des ouvrages permet de réaliser une rétention à l’amont (contrôlée ou pas), ce qui a pour effet de limiter les débits et les volumes de pointe qui transitent vers l’aval. Ces ouvrages permettent ainsi de lisser et d’aplanir les hydrogrammes de crue, ce qui limite les niveaux d’eau et les débordements à l’aval.

La Figure 26 propose, sur le même fond de plan, la superposition entre les zones de débordements déterminées à partir de l’outil modélisation et celles relevées en Phase 1 de la présente étude par enquête sur le terrain. Il existe une très forte concordance entre les secteurs déterminés à partir de ces deux informations, ce qui confirme la bonne représentativité des désordres hydrauliques observés par le modèle de transfert des écoulements.



Figure 25 : Désordres modélisé s pour la pluie longue de temps de retour 20 ans.



Figure 26 : Comparaison désordres observés / modélisés.

L’analyse des résultats obtenus par l’intermédiaire de la modélisation numérique et des conclusions de la Phase 1 de l’étude permet de distinguer trois grands secteurs sur le bassin d’étude. Ces secteurs sont ceux présentés au début de la Phase, à savoir la zone de la plaine de la Lys, un secteur



intermédiaire et un secteur amont au relief plus marqué. Chacun de ces secteurs possède des désordres propres qui sont rappelés ci-après :

Ø Zone de plaine : les désordres observés sur ce secteur proviennent d’une évacuation des volumes provenant de l’amont qui peut être rendue difficile par un niveau haut de la Lys. Les inondations observées alors sont indirectement provoquées par la Lys. La solution pour limiter les désordres sur ce secteur est de limiter les apports depuis l’amont du bassin versant.

Ø Zone intermédiaire, où les débordements peuvent être provoqués par le rehaussement de la ligne d’eau. Celui-ci s’explique par la diminution des vitesses du fait de la diminution de la pente.

Ø Sur la partie amont, les fortes pentes rendent les bassins très réactifs et les débits de pointe des différents affluents peuvent converger au même moment. Ce sont les forts débits qui provoquent alors les débordements observés, par l’incapacité des ouvrages hydrauliques à les évacuer.

La figure ci-après représente les hydrogrammes déterminés pour différents points de la Méteren Becque. Elle permet de bien illustrer l’effet d’écrêtage observé sur le bassin intermédiaire et le fait que les durées de forts débits augmentent de l’amont vers l’aval du bassin.

Hydrogrammes de crue de la Méteren Becque

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

5.50

6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

9.50

10.00

110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140

Temps (heure)

Déb

it (m

3/s)

Confluence Lys

Rue des Basses Terres

Voie SNCF

amont Becque de Flêtre

Méteren amont

Ecrêtement du débit

Ecrêtement du débit

Figure 27 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue de la Méteren Becque (20 ans).



La figure suivante présente les débits de la Méteren Becque calculés pour la pluie longue de temps de retour 100 ans. Il ressort de la comparaison de ce graphique avec celui représentant la crue vicennale les remarques suivantes :

Ø Sur l’amont du bassin versant, le passage d’un évènement à l’autre s’effectue par simple homothétie. La crue est de même durée pour les deux temps de retour, seul le débit de pointe est plus important pour la crue centennale que pour la crue vicennale.

Ø Sur l’aval du bassin versant (Rue des Basses Terres), on observe un écrêtement des débits pour les deux évènements. Les débits maximums obtenus sont alors voisins pour les deux évènements calculés : 8,5 m3/s pour la crue vicennale et 8,75 m3/s pour la centennale au niveau de la Rue des Basses Terres. On observe également un rallongement des périodes de forts débits pour la crue centennale (débits supérieurs à 8 m3/s : 6 heures pour la crue vicennale et 8 heures pour la crue centennale). Ces deux remarques sont valables pour toute la partie aval de la Méteren Becque jusqu’à la confluence avec la Lys. A la confluence, le débit maximum est de l’ordre de 5,5 m3/s pour les deux évènements.


0.000.501.001.502.002.503.003.50

4.004.505.00

5.506.006.507.007.508.008.509.009.50

10.00

10.5011.0011.50

12.0012.50

110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140

Temps (heure)

Déb

it (m

3/s)

Confluence Lys


Voie SNCF


Méteren amont

Figure 28 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue de la Méteren Becque (100 ans).



La figure suivante représente l’évolution temporelle des débits de la Méteren Becque pour l’évènement de type orage localisé sur le bassin amont de la Méteren Becque. Elle permet de déterminer le temps mis par le pic de crue pour atteindre la Lys canalisée. Dans la simulation présentée, le pic de crue est observé au niveau de la confluence avec la Lys 12 heures environ après le pic de pluviométrie qui a lieu 6 heures après le début de la simulation présentée.

On observe une diminution progressive du débit de pointe et un étalement de l’hydrogramme de crue lors de son transfert vers l’aval du bassin versant. Cette diminution du pic de crue n’est pas négligeable, le débit de pointe passant de 6 m3/s à l’amont à 3 m3/s à l’aval. Cette différence explique le fait qu’aucun désordre n’est observé sur l’aval du bassin de la Méteren Becque pour ce type d’évènement.


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

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5.00

5.50

6.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Temps (heure)

Déb

it (m

3/s)

Confluence Lys


Voie SNCF


Méteren amont

Figure 29 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue d’orage sur la Méteren Becque amont

(20 ans).

Les mêmes remarques peuvent être formulées concernant la simulation d’un orage éclatant sur le bassin verrant de la Becque de Flêtre amont. Le débit pointe passe de 13 m3/s à l’amont à 4,5 m3/s au niveau de la confluence avec la Lys. Ceci est illustré sur la figure suivante.




0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.009.50

10.0010.5011.0011.5012.0012.5013.0013.5014.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Temps (heure)

Déb

it (m

3/s)

Confluence Lys


Voie SNCF

Becque de Flêtre amont

Figure 30 : Evolution spatiale de l'hydrogramme de crue d’orage sur la Becque de Flêtre amont

(20 ans).

Les deux figures suivantes représentent l’évolution de la vitesse maximale, du débit maximum et des hauteurs maximales sur le profil en long de la Méteren Becque. Ceci permet de bien souligner les différents comportements observés pour ces paramètres hydrauliques sur les trois secteurs pré-cités.

On y observe très bien une augmentation de la vitesse sur la partie aval de la Méteren Becque, bien que le débit reste constant.

Sur le secteur intermédiaire, on observe un très fort écrêtement du débit (diminution de celui-ci) qui s’explique par les nombreuses zones de débordement qui existent à ce niveau (rue des Basses Terres et environs). C’est également dans ce secteur que l’on retrouve les plus fortes hauteurs d’eau. Celles-ci diminuent en se dirigeant vers l’aval du fait de l’augmentation des vitesses. Ces forts niveaux d’eau s’accompagnent d’un ralentissement marqué des écoulements qui passent de 0,8 m/s à l’amont de ce secteur à 0,5 m/s à l’aval de celui-ci.

A l’amont du franchissement de la voie SNCF, on remarque la très forte influence de la Becque de Flêtre qui augmente le débit de la Méteren Becque de manière très importante (de 3 à 10 m3/s). Cette augmentation de débit s’accompagne d’une augmentation importante des hauteurs d’eau, ce qui entraîne des débordements à l’aval de la confluence. La vitesse des écoulements, sur ce secteur ne cesse de diminuer au fur et à mesure que l’on se rapproche de l’aval (et au fur et à mesure que les pentes diminuent également).



Hauteurs et vitesses maximales sur la Méteren Becque

0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

0.50

0.60

0.70

0.80

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1.40

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P.K. (km)

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0.00

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Vitesse maximaleHauteur d'eau maximale

Zone intermédiaireZone de plaine Zone amont

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RD

18

Figure 31 : Hauteurs et vitesses maximales sur la Méteren Becque.

Débit et vitesses maximales sur la Méteren Becque

0.00

0.10

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0.30

0.40

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0.60

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18


Figure 32 : Débit et vitesses maximums sur la Méteren Becque.



Hauteurs et vitesses maximales sur la Méteren Becque

0.00

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Débit et vitesses maximales sur la Méteren Becque

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18


Les deux graphes ci-dessus représentent les profils en long de la hauteur d’eau, de la vitesse et du débit de la Méteren Becque calculés pour la crue centennale. On remarque que le comportement général de ces trois variables hydrauliques est identique à celui détaillé pour la crue vicennale, seules les intensités se trouvent quelque peu amplifiées.

Les aménagements qui seront proposés en Phase 3 de la présente étude devront prendre en compte les spécificités de chaque sous-secteur défini ainsi que de son fonctionnement. Il ressort les points suivants :

Ø Entretien planifié des cours d’eau (présence de vase sur la quasi-totalité du bassin d’étude). Certain cours d’eau sont également bien végétalisés.

Ø Réfection de certains ouvrages du fait de leur vétusté.

Ø Augmenter la capacité de certains ouvrages hydrauliques qui provoquent des débordements du fait de leur sous-dimensionnement.

Ø Proposer des solutions de rétention à l’amont du bassin versant afin de soulager l’aval. Ces zones de rétention peuvent être par exemple les zones de débordements observées actuellement pour lesquelles il n’existe pas d’enjeux concernés par les inondations et pour lesquelles une protection sera proposée. Elles peuvent également se situer à l’amont d’ouvrages hydrauliques volontairement sous-dimensionnés.

Ø Mettre en place sur l’amont du bassin des techniques culturales alternatives afin de limiter le ruissellement et les coulées de boues associées et de limiter également les apports au niveau des cours d’eau (du moins les retarder).

oOo

Documents

RAPPORT FINAL DE PHASE - sage-lys.net