46
Rivière Beauport Ville de Québec Détermination des cotes de crues Rapport final

Rivière Beauport Ville de Québec

  • Upload
    others

  • View
    10

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Rivière Beauport Ville de Québec

Rivière Beauport Ville de Québec Détermination des cotes de crues Rapport final

Page 2: Rivière Beauport Ville de Québec

Pour plus de renseignements, contactez la Direction de l’expertise hydrique du Centre d’expertise hydrique du Québec. Direction de l’expertise hydrique Centre d’expertise hydrique du Québec Édifice Marie-Guyart 675, boulevard René-Lévesque Est Aile Louis-Alexandre-Taschereau, 4e étage Québec (Québec) G1R 5V7 Téléphone : 418 521-3993 Télécopieur : 418 643-6900 Courriel : [email protected] Internet : www.cehq.gouv.qc.ca Crédits photos : Centre d’expertise hydrique du Québec

Page 3: Rivière Beauport Ville de Québec

Pour plus de renseignements, contactez la Direction de l’expertise hydrique du Centre d’expertise hydrique du Québec. Direction de l’expertise hydrique Centre d’expertise hydrique du Québec Édifice Marie-Guyart 675, boulevard René-Lévesque Est Aile Louis-Alexandre-Taschereau, 4e étage Québec (Québec) G1R 5V7 Téléphone : 418 521-3993 Télécopieur : 418 643-6900 Courriel : [email protected] Internet : www.cehq.gouv.qc.ca Crédits photos : Centre d’expertise hydrique du Québec

Page 4: Rivière Beauport Ville de Québec

CENTRE D’EXPERTISE HYDRIQUE DU QUÉBEC DIRECTION DE L’EXPERTISE HYDRIQUE

DÉTERMINATION DES COTES DE CRUES

Rivière Beauport

Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 (Référence Ville de Québec : PPD2009606)

Préparé par :

Original signé par : Jean Francoeur, ing., M. Sc. Numéro O.I.Q. 124487

Octobre 2013

Page 5: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 6: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Équipe de réalisation Rédaction du rapport : Jean Francoeur, ingénieur, M. Sc. Collaboration : Marie-Ève Boucher, ingénieure jr Étude hydraulique : Simon Dubé, ingénieur, MBA Jean Francoeur, ingénieur, M. Sc. Corrections et mise en page : Colette Proulx, secrétaire Figures et mise en plan : Renée Lavergne, technicienne Relevés de terrain et hydrométriques : Gilbert Côté, technicien Kevin Paquette, technicien Jean-François Cyr, technicien Jacques Parent, technicien Simon Dubé, ingénieur, MBA Marie-Lise Paquin, technicienne Renée Lavergne, technicienne Jean-Guy Pelletier, technicien Marc Lebel, technicien Bruno Verreault, technicien Martin Méthot, technicien Guillaume Webb-Pelletier, technicien

Avis aux utilisateurs du présent rapport • Ce rapport a pour but de présenter et de vulgariser les résultats de nombreuses analyses techniques

ayant mené à la détermination des cotes de crues. Des informations supplémentaires concernant les aspects et détails techniques peuvent être obtenues en contactant le Centre d'expertise hydrique du Québec. Pour obtenir des informations sur la réglementation dans le domaine des zones inondables, veuillez communiquer avec la MRC ou la municipalité concernée.

• L’expression « niveau d’eau » employée dans ce rapport fait référence à une élévation

géodésique. • Une cote de crue indique le niveau d’eau atteint lors d’une crue donnée. • Les cotes de crues de récurrence de 20 ans et de 100 ans déterminées dans le présent rapport sont

associées à des probabilités théoriques d’occurrence. Par exemple, une cote de crue de récurrence de 20 ans signifie que, chaque année, la probabilité que le niveau de l’eau atteigne cette cote est de 5 %. Ainsi, le fait d’être situé à l’intérieur de la zone inondable délimitée par une cote d’une certaine récurrence ne constitue pas une certitude, mais plutôt une probabilité d’inondation. Aussi, le fait d’être situé à l’extérieur des limites de la zone inondable ne constitue pas une certitude de ne jamais être inondé, mais plutôt une probabilité beaucoup plus faible de l’être.

• Tout travail futur dans le cours d’eau ayant une influence sur le régime d’écoulement pourrait

modifier les résultats de cette étude.

Page 7: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 8: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Table des matières

1 INTRODUCTION...................................................................................................................... 1

2 MANDAT................................................................................................................................ 2

3 DESCRIPTION ET LOCALISATION DU SECTEUR À L’ÉTUDE..................................................... 3

4 ÉTUDE HYDROLOGIQUE......................................................................................................... 9

4.1 Objectif .......................................................................................................................... 9 4.2 Cas de la rivière Beauport ............................................................................................. 9

5 ÉTUDE HYDRAULIQUE ......................................................................................................... 13

5.1 Objectif ........................................................................................................................ 13 5.2 Description des méthodes utilisées pour la détermination des cotes de crues............. 13 5.3 Cas de la rivière Beauport ........................................................................................... 13

5.3.1 Données d’entrée du modèle hydraulique ......................................................... 14 5.3.1.1 Localisation des sections transversales.............................................................. 14 5.3.1.2 Distances entre les sections ............................................................................... 14 5.3.1.3 Coefficients de rugosité ..................................................................................... 19

5.3.2 Relevés hydrométriques..................................................................................... 19 5.3.3 Calage du modèle hydraulique .......................................................................... 24 5.3.4 Cotes de crues de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans ........................ 26

6 RÉSULTATS.......................................................................................................................... 28

7 CONCLUSION ....................................................................................................................... 31

8 RÉFÉRENCES CITÉES............................................................................................................ 32

9 GLOSSAIRE .......................................................................................................................... 33

Liste des figures

Figure 1 : Bassin versant de la rivière Beauport et de ses principaux tributaires ............................ 5

Figure 2 : Secteur à l’étude de la rivière Beauport .......................................................................... 7

Figure 3 : Localisation des sites de détermination des débits de récurrences (source : Aquapraxis inc. – Annexe 12) …… ................................................................................................................. 11

i

Page 9: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Liste des tableaux

Tableau 1 : Ouvrages de retenue sur la rivière Beauport ................................................................ 4

Tableau 2 : Cumul des débits de récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans sur la rivière Beauport – En débits (m³/s) et en débits unitaires (l/s/ha)............................................................. 10

Tableau 3 : Distance entre les sections - Rivière Beauport ........................................................... 14

Tableau 4 : Niveaux d’eau observés lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport ............ 20

Tableau 5 : Débits mesurés à la station hydrométrique 054001 lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport…… ……........................................................................................................... 23

Tableau 6 : Débits jaugés lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport ............................. 24

Tableau 7 : Résultats du calage - Rivière Beauport....................................................................... 25

Tableau 8 : Conditions limites aval du modèle HEC-RAS (section 1) ......................................... 27

Tableau 9 : Conditions limites amont............................................................................................ 27

Tableau 10 : Cotes de crues de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans - Rivière Beauport 28

Liste des annexes

Annexe 1 : Profils des plans d’eau de la rivière Beauport - Récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans

Figure A1-1 : Vue en plan de la rivière Beauport et localisation des sections transversales et des sites d’observation de niveaux d’eau (sites 1 à 26)

Figure A1-2 : Profil des plans d’eau de la rivière Beauport (sites 1 à 26)

Figure A1-3 : Vue en plan de la rivière Beauport et localisation des sections transversales et des sites d’observation de niveaux d’eau (sites 26 à 43)

Figure A1-4 : Profil des plans d’eau de la rivière Beauport (sites 26 à 43)

Figure A1-5 : Vue en plan de la rivière Beauport et localisation des sections transversales et des sites d’observation de niveaux d’eau (sites 43 à 70)

Figure A1-6 : Profil des plans d’eau de la rivière Beauport (sites 43 à 70)

Figure A1-7 : Vue en plan de la rivière Beauport et localisation des sections transversales et des sites d’observation de niveaux d’eau (sites 70 à 96)

Figure A1-8 : Profil des plans d’eau de la rivière Beauport (sites 70 à 96)

ii

Page 10: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

1

1 Introduction

À la suite des inondations majeures qui sont survenues en 1974 et en 1976, les différents paliers de gouvernement ont signé une entente sur les politiques que Québec et Ottawa devraient adopter pour réduire les dommages causés par les inondations. Cette entente, en vigueur de 1976 à 2001, a mené à la mise en œuvre du Programme de cartographie, issu de la Convention entre le gouvernement du Canada et le gouvernement du Québec relativement à la cartographie et à la protection des plaines d’inondation et au développement durable des ressources en eau. Elle a permis de faire la cartographie officielle des zones inondables sur le territoire d’environ 245 municipalités et de proposer aux municipalités concernées certaines mesures au regard de l’aménagement du territoire en fonction des zones inondables afin d’assurer la sécurité de la population et de minimiser la construction de bâtiments et de structures susceptibles d’être touchés par les crues.

En 1990, la Direction du domaine hydrique du ministère de l’Environnement du Québec a mené une étude sur la cartographie des zones inondables des différentes rivières sur le territoire de l’ancienne Communauté urbaine de Québec (Boucher et Hébert, 1990). Cette étude visait à déterminer les cotes de crues de récurrence de 20 ans et de 100 ans aux abords des rivières Saint-Charles, du Berger, Lorette, Nelson et Jaune ainsi qu’à faire la cartographie de ces zones. Les cotes de crues des différentes récurrences ont été déterminées à l’aide d’un modèle unidimensionnel de calcul de courbes de remous, soit le logiciel HEC-2. Différentes cartes du risque d’inondation de la rivière Saint-Charles et de ses tributaires ont ensuite été tracées. Les zones inondables délimitées sur ces cartes ont été désignées conjointement par le ministre de l’Environnement du Québec et par le ministre de l’Environnement du Canada le 15 octobre 1991. La rivière Beauport n’avait pas été étudiée à cette occasion

En avril 2001, le Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ), une agence rattachée au ministère de l’Environnement, a été créée. L’un des mandats du CEHQ est de fournir du soutien aux municipalités dans la détermination des zones inondables. La présente étude a donc pour objectif la détermination des cotes de crues de récurrence de 20 ans et de 100 ans relatives à la rivière Beauport. Les cotes de crues de récurrence de 2 ans seront aussi évaluées en guise de complément d’information.

Page 11: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

2

2 Mandat

En milieu urbain, il s’avère important de bien connaître le comportement hydraulique des cours d’eau. Non seulement pour bien identifier leur lit et leur plaine de débordement, mais également pour mieux planifier le développement de la ville au travers de laquelle s’écoulent ces cours d’eau.

Soucieuse de mieux connaître le comportement hydraulique des principales rivières sur son territoire et dans le but d’être mieux outillée pour assurer un aménagement durable de celles-ci, la Ville de Québec par l’intermédiaire de son Service de l’ingénierie a mandaté le Centre d’expertise hydrique du Québec (CEHQ) pour réaliser deux types d’études. Le premier type porte sur la détermination ou la mise à jour des cotes de crues des rivières sur son territoire. Ces cotes sont nécessaires à la cartographie des zones inondables. Un rapport technique faisant état de la démarche utilisée et des résultats obtenus ainsi que des cartes illustrant l’étendue des zones inondables sont produits pour chacune des rivières étudiées. Le deuxième type de mandat accordé au CEHQ porte sur l’évaluation de la capacité hydraulique des rivières. Cette capacité représente la quantité d’eau (débit) pouvant s’écouler dans les rivières sans qu’il y ait débordement ou atteinte à des bâtiments et à des infrastructures.

Le présent rapport est produit dans le cadre du second type de mandat. Il porte sur l’évaluation de la capacité hydraulique de la rivière Beauport. La zone à l’étude se situe entièrement sur le territoire de la Ville de Québec.

En premier lieu, les principales caractéristiques du bassin versant de la rivière Beauport sont décrites et la notion de capacité hydraulique est introduite. Par la suite, le rapport présente la méthodologie de l’évaluation de la capacité hydraulique de la rivière. Enfin, les résultats de l’étude sont présentés.

Page 12: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

3

3 Description et localisation du secteur à l’étude

La rivière Beauport prend sa source dans le lac John situé au nord-est de Québec dans le secteur de Sainte-Thérèse-de-Lisieux de l’arrondissement Beauport. Principalement située en milieu urbanisé, la rivière Beauport parcourt une distance d’environ 12 km avant de se jeter dans le fleuve Saint-Laurent près du boulevard François-de-Laval.

Le bassin versant de la rivière Beauport a une superficie de 25,8 km² à son embouchure. Il est borné à l’est par le bassin de la rivière Montmorency, au nord-ouest par celui de la rivière du Berger et au sud-ouest par celui de la rivière Saint-Charles (figure 1). Le point le plus en altitude est situé au nord-est du bassin versant et s’élève à environ 147 m. L’exutoire, quant à lui, est à l’élévation 0 m. Tout le long de son parcours, la rivière Beauport traverse différents quartiers résidentiels ou commerciaux de l’arrondissement Beauport. Cet arrondissement de la Ville de Québec compte environ 75 000 habitants. La rivière possède deux affluents naturels principaux, soit les ruisseaux Rouge et Peuvret. Le secteur à l’étude débute à l’embouchure de la rivière et se termine à sa source, soit un peu à l’aval du lac John (figure 2).

Le débit de la rivière Beauport est mesuré par la station hydrométrique 054001, située près de l’autoroute Félix-Leclerc, à 100 m en aval de la chute du parc des Cascades. Cette station du CEHQ, ouverte en 2006, est opérée en partenariat avec la Ville de Québec. De plus, selon le Répertoire des barrages disponible sur le site Internet du CEHQ, on dénombre treize barrages sur le bassin versant de la rivière (tableau 1). Aucun de ces ouvrages n’a assez d’importance pour influencer significativement le régime hydrique de la rivière.

Page 13: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

4

Tableau 1 : Ouvrages de retenue sur la rivière Beauport

Capacité de retenueRivière Nº

Barrage Nom Propriétaire Type Type d’utilisation

(m3) Faible contenance Ruisseau Rouge X2095113 Ville de

Québec Terre Contrôle des inondations 11 593

Faible contenance Lac Poulin X0001596 L'association

du Lac Poulin Terre Récréatif et villégiature

20 000 Faible contenance X0001587 Barrage

Giroux Ville de Québec

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature

1 900 Faible contenance

Lac John

X0001588 Barrage des Buissons

Ville de Québec Terre Récréatif et

villégiature 24 400 Faible contenance Lac Caché X0001599 Barrage du

lac Caché Terre Récréatif et villégiature

1 750 Faible contenance X0007206 Ville de

Québec Béton-gravité remblayé Régularisation

30 Faible contenance X0001584 Personne

physique

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature

2 400 Faible contenance X0008008 Ville de

Québec Béton-gravité remblayé

Récréatif et villégiature

386 Petit barrage X0001580 Personne

physique Béton-gravité remblayé

Récréatif et villégiature 1365

Faible contenance X0001579 Personne

physique

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature 1 650

Faible contenance X0001578 Personne

physique

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature 1 700

Faible contenance X0001582 Personne

physique

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature 720

Faible contenance

Tributaires de la rivière Beauport

X0001581 Personne physique

Écran de béton à l'amont d’une digue de terre

Récréatif et villégiature 5100

* Source : Répertoire des barrages, www.cehq.gouv.qc.ca/barrages, octobre 2013

Page 14: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

5

Figure 1 : Bassin versant de la rivière Beauport et de ses principaux tributaires

Page 15: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 16: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

7

Figure 2 : Secteur à l’étude de la rivière Beauport

Page 17: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 18: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

4 Étude hydrologique

4.1 Objectif

Le but de l’étude hydrologique est d’établir les débits de crues de la rivière Beauport. Ces données sont nécessaires à la détermination des cotes de crues du secteur concerné.

4.2 Cas de la rivière Beauport

Étant donné l’urbanisation actuelle et potentielle des secteurs à l’étude, les méthodes utilisées pour déterminer des débits de crues en milieux naturels ne peuvent s’appliquer aux cours d’eau à l’étude. Les débits doivent plutôt être calculés en utilisant des logiciels d’hydrologie urbaine. Le CEHQ ne souhaitant pas réaliser ce calcul, il a été convenu avec la Ville de Québec que cette dernière fournirait les différents débits de pointe nécessaires à la détermination des cotes de crues de la rivière Beauport. Pour réaliser ce travail, la Ville de Québec a mandaté la firme d’ingénierie Aquapraxis inc.

L’approche retenue par Aquapraxis inc. pour déterminer les différents débits de récurrence est basée sur des pluies de projet de type SCS (Soil Conservation Service) d’une durée de 24 heures. Les apports en pluies sont eux-mêmes basés sur des données de précipitation en fonction des prévisions futures dues aux changements climatiques (Villeneuve et autres 2007). Il a été confirmé par l’ingénieur d’Aquapraxis inc. qui a réalisé l’étude que les débits issus de la pluie SCS-24 heures étaient ceux devant être utilisés dans la détermination des zones inondables. Ces derniers généreraient les débits les plus critiques en tous points des tronçons à l’étude, et cela pour les récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans.

Les différents débits de récurrences utilisées dans la suite de ce rapport sont tirés de l’annexe 12 du rapport final d’Aquapraxis inc intitulée : Résultats des simulations – Conditions ultimes. Le tableau 2 et la figure 3 présentent ces résultats. Le numéro de section indiqué pour la localisation des débits entrants sera explicité au chapitre 4.

Normalement, le débit d’une rivière augmente vers l’aval puisque les apports qu’elle reçoit contribuent à l’augmentation de son débit. Les zones d’emmagasinement et la présence d’infrastructure (pont et ponceau) permettant de laminer la crue engendrent cependant parfois une réduction du débit. Dans le cas de la rivière Beauport, ce phénomène est observable entre les sections 76 et 70 et entre les sections 49 et 36 pour un évènement de récurrence 20 ans ainsi qu’entre les sections 76 et 62 et entre les sections 49 et 36 pour un évènement de récurrence 100 ans.

9

Page 19: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 2 : Cumul des débits de récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans sur la rivière Beauport – En débits (m³/s) et en débits unitaires (l/s/ha)

Récurrence Numéro -

Aquapraxis inc.

Section Description 2 ans 20 ans 100 ans (m³/s) (l/s/ha) (m³/s) (l/s/ha) (m³/s) (l/s/ha)

1 96 Émissaire - Axe de la rue Castillon 5,5 8,5 31,3 10,1 20,2 37,2

2 Collecteur Sainte-Thérèse 12,3 25,6 76 20,5 42,7 26,3 54,8

3 72 Émissaire Louis XIV 15,3 20,1 19,8 26,1 20,8 27,4

4 70 Émissaire Lindsay/aval de St-Michel 17,3 20,6 21,6 25,8 22,4 26,7

5 62 Émissaire Séguin 20,0 22,0 27,0 29,6 28,3 31,1

6 55.9 Émissaire René-Chevalier 22,0 22,6 31,2 32,0 33,3 34,2

7 51 Émissaire Broqueville 24,6 21,9 38,2 34,0 42,0 37,4

8 49 Ruisseau Rouge 25,1 18,9 31,7 23,9 31,9 24,1

9 44 Cours d'eau en arrière de rue Rocheleau 28,5 19,2 38,1 25,6 39,3 26,4

10 36 Ruisseau Peuvret 34,6 20,9 46,7 28,2 49,3 29,8

11 32 Émissaire Secteur Saint-David 37,4 19,3 50,4 26,0 53,6 27,7

12 31 Émissaire Clémenceau 39,6 20,1 54,4 27,6 58,2 29,6

13

Émissaire fossé Autoroute Félix-Leclerc (inclut sortie du bassin de rétention Semoir)

39,6 20,1 54,4 27,6 58,2 29,6

14 25.5 Émissaire Coquilles 41,6 15,7 59,9 22,7 65,7 24,9

15 12 Émissaire boul. des Chutes 44,0 15,1 65,3 22,4 73,3 25,1

10

Page 20: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Figure 3 : Localisation des sites de détermination des débits de récurrences (source : Aquapraxis inc. – Annexe 12)

11

Page 21: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 22: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

5 Étude hydraulique

5.1 Objectif

Afin d’établir les cotes de crues associées aux débits de récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans, une étude hydraulique de la rivière Beauport est réalisée. La section 4.2 résume les méthodes utilisées par le CEHQ, tandis que les sections subséquentes présentent la méthodologie retenue et les résultats obtenus pour le présent dossier.

5.2 Description des méthodes utilisées pour la détermination des cotes de crues

Dans le cadre des études menées par le CEHQ, plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour déterminer les cotes de crues relatives à une rivière.

Une première méthode consiste en la modélisation du secteur concerné à l’aide du logiciel HEC-RAS, un logiciel de courbes de remous à une dimension. Il permet notamment de simuler les niveaux d’eau en tenant compte de l’effet des ponts, des ponceaux, des déversoirs et des autres structures hydrauliques. Ce logiciel a été conçu par le US Army Corps of Engineers.

Une seconde méthode consiste à recourir à des modèles hydrodynamiques à deux dimensions. Les logiciels utilisés au CEHQ pour réaliser de telles études sont H2D2, mis au point par le Centre Eau, Terre et Environnement de l’Institut national de la recherche scientifique, et TELEMAC 2D, un logiciel européen. Ces logiciels combinent les caractéristiques d'un système d'information géographique (SIG) appliquées à l'hydraulique fluviale aux caractéristiques d’un calculateur d’éléments finis (EF). Ce dernier permet la résolution d’équations hydrodynamiques en deux dimensions (équations de Saint-Venant).

Dans la majorité des cas, on choisit une seule méthode pour l’étude d’une rivière. À l’occasion, il est possible de combiner plus d’une méthode.

5.3 Cas de la rivière Beauport

La simulation des niveaux d’eau à l’aide de logiciel HEC-RAS est la méthode préconisée dans le cadre de l’étude de la rivière Beauport.

Afin de déterminer les cotes de crues de récurrence de 20 ans et de 100 ans, un modèle HEC-RAS doit donc être réalisé. Pour ce faire, un modèle numérique de terrain (MNT) représentant le secteur à l’étude est développé dans un premier temps. Ce MNT est réalisé à l’aide de différents relevés topographiques et bathymétriques. Par la suite, le modèle HEC-RAS est calé de façon à ajuster les niveaux d’eau simulés à ceux relevés lors des campagnes de mesures. Une fois cette étape terminée, les débits déterminés au chapitre 3 sont simulés afin d’obtenir les cotes de crues correspondantes.

13

Page 23: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

5.3.1 Données d’entrée du modèle hydraulique

5.3.1.1 Localisation des sections transversales

Afin de représenter adéquatement la rivière, 90 sections perpendiculaires à l’écoulement ont été relevées sur le terrain par les techniciens du CEHQ au cours des étés 2008 et 2009. Un total de 30 sections transversales relevées par la firme de génie-conseil BPR et fournies par la Ville de Québec a également été intégré au modèle. Certaines de ces sections ont été modifiées selon des plans remis par la Ville afin de tenir compte de travaux réalisés dans le secteur de la rue Seigneuriale. Finalement, 97 sections supplémentaires ont été créées ou interpolées par le logiciel afin d’obtenir une meilleure précision lors des simulations. Tous ces relevés sont rattachés à un système de référence géodésique. Les sections sont positionnées en fonction des caractéristiques géomorphologiques de la rivière, tels que les changements de pente ou de section, la présence d’un obstacle ou d’un tributaire, etc. Les figures A1-1 à A1-7 présentent la localisation de ces sections sur des plans à l’échelle de 1 : 5 000.

5.3.1.2 Distances entre les sections

Les distances entre les sections ont été évaluées à partir des relevés de terrain. Elles sont présentées au tableau 3.

Tableau 3 : Distance entre les sections - Rivière Beauport Distance cumuléeSection Commentaire

(km) 1 0,00 2 0,02 2.5 Pont 3 0,06 3.9 4 0,08 5 0,14 5.5 Pont 6 0,17 7 0,22 8 0,26 8.5 Pont 9 0,29 10 0,34 10.5 Pont 11 0,34 11.3 0,35 11.6 Pont 12 0,37

14

Page 24: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Distance cumuléeSection Commentaire (km)

13 0,48 13.5 Pont 14 0,50 14.5 0,52 14.6 Structure/Barrage 15 0,54 15.5 0,55 16 0,72 17 0,89 18 1,01 19 1,29 20 1,39 20.5 Pont 21 1,40 22 1,55 23 1,68 24 1,82 24.5 Pont 25 1,82 25.5 1,84 26 2,02 26.9 Structure/Barrage 27 2,04 28 2,23 29 2,24 29.75 2,34 29.9 2,39 29.95 Pont 30 2,40 31 2,48 31.5 Pont 32 2,62 33 2,69 34 2,92 35 3,00 36 3,12 37 3,23 38 3,46 39 4,05 40 4,41 40.5 Ponceau

15

Page 25: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Distance cumuléeSection Commentaire (km)

41 4,43 42 4,80 43 5,04 44 5,10 45 5,40 45.5 Pont 46 5,43 47 5,53 48 5,58 48.5 Ponceau 49 5,58 50 5,64 51 6,15 52 6,16 53 6,18 55.9 7,04 56 7,06 56.1 7,07 56.2 7,08 56.3 7,08 56.5 7,11 56.7 7,12 56.8 7,15 57 7,17 58 7,19 58.5 7,21 59 7,23 59.2 7,24 60 7,27 61 7,28 61.5 Ponceau 62 7,30 62.1 7,32 62.2 7,33 62.4 7,37 62.5 7,37 63 7,44 63.1 Ponceau 63.2 7,45 63.8 7,46 64 7,47

16

Page 26: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Distance cumuléeSection Commentaire (km)

64.5 Ponceau 65 7,49 65.25 7,51 65.5 7,53 65.8 7,55 66 7,56 66.5 Ponceau 67 7,57 67.1 7,59 68 7,85 69 8,01 70 8,23 70.5 Ponceau 71 8,26 72 8,32 72.1 Ponceau 73 8,37 73.1 Ponceau 75 8,43 76 8,68 76.5 Pont 77 8,71 78 8,99 79 9,26 79.1 Ponceau 80 9,29 80.5 Ponceau 81 9,31 81.5 9,32 82 9,50 82.05 Ponceau 82.1 9,51 83 9,60 83.05 Ponceau 83.1 9,61 84 9,94 84.1 Ponceau 85 10,13 85.5 Structure/Barrage 86 10,14 87 10,20

17

Page 27: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Distance cumuléeSection Commentaire (km)

88 10,30 88.5 Ponceau 89 10,32 89.05 Structure/Barrage 89.1 10,34 89.2 10,35 89.25 Ponceau 89.3 10,40 90 10,60 90.5 Ponceau 91 10,61 91.5 Structure/Barrage 92 10,62 92.1 10,63 93 10,82 93.5 Ponceau 94 10,86 95 11,48 95.95 Ponceau 96 11,61

18

Page 28: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

5.3.1.3 Coefficients de rugosité

Le coefficient de rugosité de Manning est un paramètre conceptuel permettant d’évaluer l’effet de la rugosité du lit et des berges d’un cours d’eau sur son écoulement. Il est souvent le principal paramètre permettant de caler un modèle hydraulique, car c’est lui qui influence le plus les niveaux d’eau simulés. Les coefficients de Manning sont ajustés de façon à ce que les niveaux d’eau simulés soient représentatifs des niveaux mesurés. Les coefficients considérés dans le modèle de courbes de remous sont principalement établis à partir des informations recueillies par les techniciens du CEHQ lors de visites sur le terrain. Des photographies conventionnelles et aériennes sont également utilisées à cet effet.

Sur la rivière Beauport le lit est essentiellement formé d’un mélange de gravier et de pierres de grosseurs variables selon les endroits. Les coefficients de rugosité de Manning correspondant au lit varient donc de 0,020 à 0,070. Quant à elles, les berges sont souvent boisées. On observe aussi à quelques endroits de l’enrochement ou la présence de murs de soutènement. Les coefficients de rugosité de Manning associés aux berges ont été fixés entre 0,020 et 0,085.

5.3.2 Relevés hydrométriques

Les campagnes de mesures de niveaux d’eau sont essentielles au calage du modèle hydrodynamique. Dans le cadre de cette étude, trois campagnes de mesures de niveaux d’eau et de débits ont été réalisées : une à l’automne 2009 et deux à l’automne 2010. Pendant ces campagnes, plusieurs lignes d’eau ont été relevées. Le résumé des niveaux d’eau recueillis lors des campagnes de mesures est présenté au tableau 4 alors que les débits mesurés à la station 054001 ou jaugés à différents sites pour ces mêmes événements sont respectivement donnés aux tableaux 5 et 6.

19

Page 29: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 4 : Niveaux d’eau observés lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport

2009-12-03 2010-10-01 2010-11-17

Section heure Niveau d’eau

Niveau d’eau heure Niveau

d’eau heure Site Description HEC-RAS (m) (m) (m)

9 h 18 189,88 16 h 13 189,96 11 h 50 189,89 10 h 50 189,91 --- --- 13 h 30 189,91 96 96 Exutoire du lac John13 h 10 189,91 9 h 28 180,65 12 h 00 180,37

10 h 56 180,77 13 h 42 180,38 94 Amont - Rang Saint-94 Ignace 13 h 02 180,67

9 h 32 170,01 12 h 04 170,03

--- --- 13 h 44 170,04 92

Amont structure – 92 Amont rue St-

Honoré 13 h 24 170,08

Amont - Rue 9 h 33 167,97 12 h 04 167,99 Saint-Honoré 11 h 00 168,28 13 h 44 168,04 91 91 13 h 28 168,06 Aval - Rue 9 h 34 167,23 12 h 05 167,22 Saint-Honoré 11 h 00 167,25 13 h 45 167,24 90 90 13 h 33 167,25

9 h 39 150,53 12 h 16 150,62 11 h 03 150,56 13 h 49 150,63 89 Amont – Rue 89 Avernet 13 h 53 150,62 9 h 40 149,28 12 h 16 149,32

11 h 04 149,32 13 h 49 149,35 88 88 Aval – Rue Avernet 13 h 55 149,29 9 h 47 132,77 12 h 18 132,79

11 h 07 132,76 13 h 54 132,79 84 Aval – Chemin des 84 Eaux Vives 14 h 07 132,75 9 h 53 124,51 12 h 26 124,54

11 h 14 124,52 13 h 58 124,53 81 Amont – Rue 81 Alaska 14 h 19 124,49 9 h 54 124,24 12 h 26 124,27

11 h 16 124,24 13 h 58 124,24 80 80 Aval – Rue Alaska 14 h 25 124,17 9 h 50 118,09 12 h 33 118,08

11 h 20 118,11 14 h 04 118,05 77 Amont – Rue 77.1 Sainte-Thérèse 14 h 34 118,50 9 h 59 116,51 12 h 33 116,50

11 h 21 116,54 14 h 04 116,49 76 Aval – Rue Sainte-76 Thérèse 14 h 41 116,49

20

Page 30: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

21

2009-12-03 2010-10-01 2010-11-17

Section heure Niveau d’eau heure Niveau

d’eau heure Niveau d’eau Site

HEC-RAS Description

(m) (m) (m) 10 h 01 107,83 12 h 38 107,37 11 h 26 107,85 14 h 10 107,37 71 71 ou 71.4 Amont – Boul

Louis-XIV 14 h 51 107,79 10 h 02 106,72 12 h 38 106,89 11 h 27 106,72 14 h 10 106,86 70 69.9 ou 70 Aval – Boul Louis-

XIV 14 h 55 106,64 10 h 10 102,15 12 h 50 101,70 11 h 32 102,14 14 h 16 101,67 67 67 Amont – Av. Saint-

Michel 15 h 06 102,03 --- --- 12 h 50 101,04 11 h 35 101,13 14 h 16 100,99 66 66 Aval – Av. Saint-

Michel 15 h 09 101,05 10 h 16 96,88 12 h 55 96,57 11 h 39 96,87 14 h 20 96,54 62 62.1 Amont – Rue

Seigneuriale 15 h 19 96,79 10 h 17 96,32 12 h 55 95,98 11 h 38 96,30 14 h 20 95,94 61 60 ou 61 Aval – Rue

Seigneuriale 15 h 20 96,19 10 h 22 90,66 13 h 05 90,64 11 h 46 90,66 14 h 25 90,56 53 53.1 Amont – Rue

Broqueville 15 h 34 90,44 10 h 23 90,13 13 h 05 90,10 11 h 43 90,12 14 h 25 89,96 52 52 Aval – Rue

Broqueville 15 h 35 89,82 10 h 25 85,96 11 h 57 86,28 --- --- 13 h 46 86,28 49 49.2 Amont – Piste

cyclable 15 h 47 85,74 9 h 13 82,77 12 h 37 83,30 11 h 59 82,38

10 h 27 82,67 --- --- 13 h 48 82,37 46 46 Amont – Rue Montpellier

11 h 49 82,68 9 h 14 81,58 12 h 37 82,20 11 h 59 81,91

10 h 28 81,67 13 h 37 82,17 13 h 48 81,90 45 44.2 ou 45 Aval – Rue Montpellier

11 h 52 81,65 12 h 50 68,68 12 h 05 68,46 13 h 46 68,56 13 h 53 68,46 41 41 Amont – Rue

Joseph-Giffard 12 h 50 68,22 12 h 05 67,66 13 h 46 68,17 14 h 00 67,66 40 40 Aval – Rue Joseph-

Giffard

Page 31: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

22

2009-12-03 2010-10-01 2010-11-17

Section heure Niveau d’eau heure Niveau

d’eau heure Niveau d’eau Site

HEC-RAS Description

(m) (m) (m) 9 h 28 59,84 13 h 03 60,43 12 h 16 60,22

10 h 42 59,94 14 h 00 60,59 14 h 11 60,21 32 32.2 Amont – rue Clémenceau

12 h 09 59,99 9 h 41 58,30 13 h 19 60,90 12 h 38 58,59

10 h 52 58,46 --- --- 14 h 20 58,50 31 30.9 ou 31 Aval – Rue Cambronne

12 h 16 58,48 Parc des Cascades 9 h 41 57,47 13 h 30 58,58 12 h 38 56,44 Amont – Passerelle 10 h 53 57,51 14 h 13 58,61 14 h 25 56,43 30 30 ou 30.4 12 h 20 57,50 Parc des Cascades 9 h 50 31,99 13 h 40 32,12 12 h 41 32,01 Aval – Seuil en rivière 11 h 03 32,09 14 h 40 32,43 14 h 30 31,99 26 27

12 h 24 32,07 Parc des Cascades 10 h 05 17,44 13 h 57 18,19 12 h 55 17,54 Amont - Passerelle 11 h 26 17,55 14 h 51 18,28 14 h 45 17,49 21 21.1 11 h 37 17,52

10 h 07 15,32 14 h 02 15,75 12 h 55 15,33 11 h 26 15,41 14 h 59 15,77 14 h 45 15,27 19 18.9 12 h 40 15,38

10 h 07 8,26 14 h 11 8,71 13 h 03 8,34

11 h 32 8,40 15 h 12 8,73 14 h 56 8,24 15 15 Amont du seuil –

Amont Av Royale 12 h 46 8,35

10 h 12 5,62 14 h 15 5,49 13 h 03 5,56

11 h 33 5,73 15 h 14 6,09 14 h 56 5,46 14 14.5 Aval du seuil –

Amont Av Royale 12 h 48 5,65 --- --- 14 h 21 4,30 13 h 28 3,89 11 h 40 4,01 15 h 27 4,43 15 h 00 3,80 12 12.1 Aval – Boul. Des

Chutes --- --- 10 h 21 3,27 14 h 21 4,02 13 h 28 3,32 11 h 41 3,35 15 h 28 4,02 15 h 00 3,24 11 11.3 12 h 53 3,30 10 h 25 0,79 14 h 33 1,27 13 h 30 2,06 11 h 50 0,85 15 h 39 1,25 15 h 03 2,89 4 4.5 Aval – Boul. Sainte-

Anne 12 h 56 0,82

Page 32: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 5 : Débits mesurés à la station hydrométrique 054001 lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport

2009-12-03 2010-10-01 2010-11-17

Heure Débit (m³/s) Heure Débit Débit Heure (m³/s) (m³/s)

9 h 00 5,7 12 h 00 5,8 9 h 15

Pas de données enregistrées à la station pour cette date 5,7 12 h 15 6,9

9 h 30 6,4 12 h 30 6,6 9 h 45 6,5 12 h 45 6,7

10 h 00 7,1 13 h 00 6,6 10 h 15 7,5 13 h 15 6,6 10 h 30 8,0 13 h 30 6,4 10 h 45 8,7 13 h 45 6,3 11 h 00 9,3 14 h 00 6,2 11 h 15 9,8 14 h 15 6,2 11 h 30 9,8 14 h 30 6,1 11 h 45 9,8 14 h 45 5,4 12 h 00 9,8 15 h 00 5,3 12 h 15 9,6 12 h 30 9,0 12 h 45 8,6 13 h 00 8,3 13 h 15 8,2 13 h 30 7,8 13 h 45 7,3 14 h 00 6,7 13 h 45 6,33914 h 15 6,0 14 h 00 6,21514 h 30 5,5 14 h 15 6,18414 h 45 5,1 14 h 30 6,13715 h 00 4,9 14 h 45 5,35615 h 15 4,5 15 h 30 4,4 15 h 45 4,0

3,9 16 h 00

23

Page 33: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 6 : Débits jaugés lors des campagnes de mesures - Rivière Beauport

2009-12-03 2010-10-01 2010-11-17

Débit Débit Débit Section Heure Heure Heure

(m³/s) (m³/s) (m³/s)

89 10 h 20 à 10 h 52 0,2 11 h 58 à 12 h 30 0,2 10 h 31 à 10 h 55 1,5 13 h 50 à 14 h 10 1,4

14 h 10 à 14 h 37 1,6 12 h 22 à 12 h 53 1,4 14 h 48 à 15 h 12 1,6 13 h 34 à 14 h 12 1.2 70

15 h 12 à 15 h 45 1,6

45 11 h 57 à 12 h 49 3,0 21 12 h 00 à 12 h 39 8,0

5.3.3 Calage du modèle hydraulique

En simulant les débits issus des campagnes de mesures, les différents paramètres du modèle de courbes de remous ont été ajustés afin que les niveaux d’eau simulés soient représentatifs des niveaux d’eau mesurés. En effet, tel que mentionné précédemment, les coefficients de rugosité de Manning sont les principaux paramètres permettant de caler le modèle.

Les résultats présentés au tableau 7 permettent de comparer les niveaux d’eau observés à ceux obtenus lors de la simulation.

24

Page 34: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 7 : Résultats du calage - Rivière Beauport

3 décembre 2009 17 novembre 2010 (ligne 1) 17 novembre 2010 (ligne 2) Niveau Niveau Écart Niveau Niveau Écart Niveau Niveau Écart Section simulé observé simulé observé simulé observé

(m) (m) (cm) (m) (m) (cm) (m) (m) (cm) 4.5* 0,85 0,85 0 2,06 2,06 0 2,89 2,89 0

11.3 3,23 3,30 3 3,34 3,32 2 3,32 3,24 8 12.1* 3,86 3,89 -3 3,83 3,80 3 14.5 5,45 5,65 -20 5,47 5,56 -9 5,43 5,46 -3 15 8,34 8,35 -1 8,35 8,34 1 8,31 8,24 7 18.9* 15,38 15,38 0 15,38 15,33 5 15,36 15,27 9 21.1* 17,55 17,54 1 17,51 17,49 2 27 31,98 32,07 -9 32,00 32,01 -1 31,96 31,99 -3 30 56,64 56,44 20 56,60 56,43 17 30.4* 57,47 57,50 -3 30.9* 58,44 58,48 -4 31 58,52 58,59 -7 58,49 58,50 -1 32.2* 59,90 59,99 -9 59,73 60,22 -49 59,69 60,21 -52 40 67,78 67,66 12 67,73 67,66 7 41 68,58 68,46 12 68,48 68,46 2 44.2* 81,75 81,65 10 45 81,88 81,91 -3 81,86 81,90 -4 46 82,69 82,68 1 82,85 82,38 47 82,80 82,37 43 49.2 86,20 86,28 -8 86,15 86,28 -13 52 89,88 90,13 -25 89,88 90,10 -22 89,86 89,96 -10 53.1* 90,57 90,66 -9 90,55 90,64 -9 90,53 90,56 -3 60 96,09 95,98 11 96,06 95,94 12 61 96,35 96,32 3 62.1 96,66 96,88 -22 96,64 96,57 7 96,58 96,54 4 66 100,42 101,04 -62 100,39 100,99 -60 67.1 101.79 102,15 -36 101,78 101,70 8 101,75 101,67 8 69.9* 106,76 106,72 4 70 106,84 106,89 -5 106,81 106,86 -5 71 107,50 107,37 13 107,46 107,37 9 71.4* 107,86 107,83 3 76 116,51 116,51 0 116,49 116,50 -1 116,46 116,49 -3 77.1 118.01 118,08 -7 117.96 118,05 -9 80 124,33 124,24 9 124,33 124,27 6 124,25 124,24 1 81 124,62 124,52 10 124,62 124,54 8 124,51 124,53 -2 84 132,89 132,76 13 132,89 132,79 10 132,86 132,79 7 88 149,36 149,32 4 149,36 149,32 4 149,31 149,35 -4 89 150,86 150,56 30 150,86 150,62 24 150,73 150,63 10

25

Page 35: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

26

3 décembre 2009 17 novembre 2010 (ligne 1) 17 novembre 2010 (ligne 2) Niveau Niveau Écart Niveau Niveau Écart Niveau Niveau Écart simulé observé simulé observé simulé observé

Section

(m) (m) (cm) (m) (m) (cm) (m) (m) (cm) 90 167,09 167,25 -16 167,09 167,22 -13 167,09 167,24 -15 91 168,01 168,28 -27 168,01 167,99 2 168,01 168,04 -3 92 170,00 170,03 -3 170,00 170,04 -4 94 180,21 180,77 -56 180,21 180,37 -16 180,21 180,38 -17 96 189,90 189,91 -1 189,90 189,89 1 189,90 189,91 -1

Les écarts entre les niveaux simulés et mesurés sont parfois supérieurs à ± 10 cm qui est généralement la limite acceptée pour déclarer un modèle calé correctement. Cependant dans le cas de la rivière Beauport, plusieurs raisons expliquent les écarts. Premièrement, les écarts se situent en amont ou en aval de ponts ou de ponceaux. Ces structures causent souvent des spécificités locales difficiles à bien reproduire numériquement. Ces spécificités peuvent créer des changements brusques de niveau d’eau. D’ailleurs, pour plusieurs sites, la prise de mesures à seulement quelques mètres en amont de l’endroit prévu rend le résultat obtenu dans l’ordre de précision souhaitée de ± 10 cm. Une autre cause possible d’erreur est l’imprécision sur les débits s’écoulant dans la rivière lors des campagnes de mesures de niveaux d’eau. L’imprécision peut provenir autant du jaugeage même ou encore de la transposition de celui-ci à d’autres sites. Cela est particulièrement vrai pour la partie amont de la rivière alors que le débit de crue observé sur la rivière n’est que de 0.2m³/s. À de tels débits, la mesure même du débit peut se révéler difficile.

Malgré les écarts supérieurs à ± 10 cm observés à quelques endroits, on peut conclure que le modèle de courbes de remous représente globalement bien la rivière à l’étude.

5.3.4 Cotes de crues de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans

Une fois le calage du modèle terminé, les coefficients de rugosité ont été maintenus pour la simulation des débits de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans. La simulation est effectuée en régime mixte (écoulement fluvial ou torrentiel dépendamment des endroits). Les conditions limites aval pour ces débits sont les cotes déterminées pour le fleuve Saint-Laurent dans le document de travail RA-86-02 (Lapointe, 1986). Ces niveaux d’eau sont donnés au tableau 8.

Comme les simulations sont effectuées selon une condition d’écoulement mixte, des conditions limites en amont des rivières Beauport doivent également être déterminées. Pour ce faire, la démarche suivante a été utilisée. Dans un premier temps, une simulation est faite en régime fluvial sur tout le modèle. Une telle simulation ne nécessite pas l’entrée de conditions limites amont. L’hypothèse est alors posée que, même si des zones torrentielles existent sur le cours d’eau, la courbe de remous calculée a le temps de se rééquilibrer à un état équivalent à un écoulement fluvial avant l’amont des tronçons étudiés. Le niveau d’eau obtenu en écoulement fluvial à la dernière section amont de chaque cours d’eau est alors réutilisé comme conditions limites amont pour les simulations en écoulement mixte (tableau 9).

Page 36: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Tableau 8 : Conditions limites aval du modèle HEC-RAS (section 1)

Niveau d’eau de crues (récurrence)

Condition limite aval (m)

2 ans 4,56 20 ans 5,02

100 ans 5,19

Tableau 9 : Conditions limites amont

Niveau d’eau de crues Condition limite amont

(m) (récurrence) 2 ans 190,78

20 ans 190,88 100 ans 190,92

27

Page 37: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

6 Résultats

Les résultats obtenus à la suite de la simulation des débits associés aux crues de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans pour le secteur à l’étude sont présentés au tableau 10. Les profils des plans d’eau sont illustrés et présentés à l’annexe 1 (figures A1-1 à A1-10).

Tableau 10 : Cotes de crues de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans - Rivière Beauport

Niveau (m)

Section 2 ans 20 ans 100 ans

1 4,56 5,02 5,19 2 4,56 5,02 5,19 3 4,56 5,02 5,19

4,56 5,02 4 5,19 5 4,56 5,02 5,19 6 4,56 5,02 5,20 7 4,56 5,02 5,20 8 4,56 5,02 5,20 9 4,56 5,02 5,21

10 4,63 5,08 5,27 11 4,63 5,09 5,28 11.3 4,64 5,12 5,31 12 4,84 5,35 5,67 13 6,31 6,87 7,05 14 7,59 9,59 10,36 14.5 7,70 9,65 10,39 15 9,26 9,65 10,39 15.5 9,26 9,65 10,39 16 9,91 10,05 10,39 17 11,66 11,98 12,08 18 14,09 14,34 14,42 19 16,06 16,24 16,30 20 18,27 18,51 18,58 21 18,70 18,83 18,87 22 20,77 20,89 20,94 23 23,50 23,88 23,96 24 27,11 27,31 27,40 25 27,64 28,15 28,41 25.5 28,04 28,52 28,69 26 31,22 31,49 31,56 27 33,22 33,52 33,59 28 37,60 37,84 37,90 29 39,17 39,41 39,48 29.75 41,43 41,53 41,55 29.9 56,65 56,86 56,91 30 59,69 59,91 59,95 31 59,80 60,04 60,08

28

Page 38: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Niveau (m) Section

2 ans 20 ans 100 ans 32 61,30 62,68 63,09 33 61,58 62,78 63,18 34 62,82 62,99 63,27 35 63,01 63,25 63,46 36 63,39 63,69 63,81 37 63,72 64,04 64,12 38 65,37 65,54 65,57 39 68,00 68,37 68,41 40 69,08 69,40 69,44 41 70,47 70,63 70,63 42 71,24 71,52 71,55 43 73,91 74,10 74,12 44 74,44 74,57 74,59 45 82,26 82,54 82,55 46 84,40 84,46 84,46 47 85,70 85,91 85,92 48 86,89 87,19 87,20 49 87,64 87,74 87,74 50 87,83 88,04 88,12 51 90,81 91,22 91,32 52 90,81 91,22 91,32 53 92,48 93,23 93,40 55.9 94,14 94,39 94,45 56 94,17 94,41 94,47 56.1 94,17 94,41 94,47 56.2 94,20 94,44 94,50 56.3 94,30 94,55 94,61 56.5 94,34 94,59 94,65 56.7 94,46 94,69 94,74 56.8 94,62 94,83 94,87 57 94,69 94,90 94,94 58 94,72 94,92 94,96 58.5 94,76 94,92 95,00 59 95,07 95,19 95,21 59.2 95,94 96,34 96,41 60 97,17 97,49 97,54 61 97,31 97,79 97,84 62 98,46 98,57 98,62 62.1 98,50 98,61 98,66 62.2 98,50 98,61 98,66 62.4 99,24 99,50 99,52 62.5 99,27 99,52 99,54 63 100,54 100,64 100,66 63.2 100,62 100,71 100,72 63.8 100,68 100,77 100,79 64 100,72 100,82 100,83 65 101,08 101,19 101,20 65.25 101,34 101,47 101,49

29

Page 39: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

Niveau (m) Section

2 ans 20 ans 100 ans 65.5 101,65 101,87 101,92 65.8 102,11 102,18 102,19 66 102,22 102,33 102,35 67 103,16 103,27 103,29 67.1 103,52 103,81 103,90 68 104,96 105,06 105,08 69 106,32 106,55 106,61 70 107,96 108,16 108,19 71 109,50 109,73 109,78 72 109,67 109,89 109,94 73 111,22 111,40 111,48 75 112,21 112,49 112,63 76 117,33 117,71 117,94 77 118,79 119,19 119,73 78 121,63 121,75 121,78 79 123,98 124,27 124,42 80 125,60 126,27 126,34 81 127,29 127,45 127,50 81.5 127,30 127,47 127,53 82 127,39 127,60 127,68 82.1 127,51 127,63 127,70 83 127,53 127,66 127,73 83.1 127,55 127,68 127,75 84 133,27 133,45 133,54 85 143,70 143,83 143,90 86 144,57 144,79 144,88 87 145,44 145,54 145,58 88 149,75 149,94 150,02 89 151,42 151,50 151,53 89.1 152,13 152,28 152,33 89.2 152,15 152,30 152,36 89.3 154,05 154,14 154,18 90 167,78 168,01 168,11 91 170,25 170,42 170,48 92 170,90 170,99 171,03 92.1 170,91 171,00 171,04 93 178,31 178,41 178,41 94 182,21 182,41 182,49 95 188,78 188,94 189,00 96 190,78 190,88 190,92

30

Page 40: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

7 Conclusion

L’objectif de cette étude était de déterminer les cotes de crues de récurrence de 20 ans et de 100 ans relatives à la rivière Beauport. Elle visait également à évaluer les cotes de crues de récurrence de 2 ans de ces secteurs.

En premier lieu, étant donné le fort degré d’urbanisation du secteur à l’étude, une modélisation hydrologique basée sur les précipitations estimées pour la région de la Ville de Québec a été réalisée par une firme privée de consultants en ingénierie. Elle a été réalisée à l’aide de logiciels spécialement conçus à cette fin, par lesquels le modèle hydrologique est sollicité par différentes pluies de projet de périodes de retour différentes. Les débits de crues résultant de cette étude ont été transmis au CEHQ et ceux-ci ont été retenus pour déterminer les cotes de crues pour le secteur à l’étude.

Une étude hydraulique a été effectuée en vue de déterminer les cotes de crues recherchées. Pour ce faire, le logiciel de courbes de remous HEC-RAS a été utilisé. Les débits de crues associés aux pluies de projet de récurrence de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans ont été simulés et les cotes de crues correspondantes ont été déterminées.

31

Page 41: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

8 Références citées

CHAIRE EN HYDROLOGIE STATISTIQUE (2002), HYFRAN, Logiciel pour l'analyse fréquentielle en hydrologie, version 1,1, INRS-ETE (Université du Québec).

CONSORTIUM TELEMAC (2012). Présentation générale, www.opentelemac.org LAPOINTE, Denis, « Zones inondables – Fleuve St-Laurent, tronçon Grondines –

Sainte-Anne-Des-Monts, calcul des niveaux de récurrence 2, 5, 10, 20, 50 et 100 ans », Document de travail No RA-86-02, Ministère de l’Environnement – Direction des relevés aquatiques, mars 1986.

32

Page 42: Rivière Beauport Ville de Québec

CEHQ 4132-0540-05-9944 Détermination des cotes de crues de la rivière Beauport

9 Glossaire

Amont Direction opposée à l’écoulement d’un cours d’eau.

Direction vers laquelle coule un cours d’eau. Aval Barrage à faible contenance

Barrage d’une hauteur de 2 m ou plus qui n’est pas à forte contenance.

Barrage à forte contenance

Barrage d’une hauteur de 1 m ou plus dont la capacité de retenue est supérieure à 1 000 000 m3; barrage d’une hauteur de 2,5 m ou plus dont la capacité de retenue est supérieure à 30 000 m3; barrage d’une hauteur de 7,5 m ou plus, sans égard à la capacité de retenue.

Bassin versant Territoire circonscrit par une ligne de partage des eaux et qui se draine

dans un cours d’eau, un lac, un réservoir ou un autre plan d’eau. Campagne de mesures Ensemble des relevés effectués dans un secteur à l’étude pendant une

période continue. Coefficient de rugosité Nombre qui permet de représenter la rugosité des matériaux présents

dans le lit et sur les berges d’une rivière. Ce nombre est utilisé notamment dans le calcul des vitesses d’écoulement.

Cote de crue Élévation du niveau d’eau pour un débit de crue donné. Débit de crue Débit élevé causé par de fortes pluies ou la fonte des neiges. Embouchure Lieu où un cours d’eau se jette dans un autre cours d’eau, un lac, un

réservoir ou la mer. Profil en long Graphique qui présente, pour un débit donné, l’allure du plan d’eau

pour un tronçon de rivière et qui permet de mettre en évidence les paliers, ruptures de pente, secteurs de pente forte et secteurs de pente faible du tronçon de rivière à l’étude.

Récurrence Période de retour d’un événement égale à l’inverse de la probabilité

que cet événement soit dépassé ou égalé chaque année (probabilité au dépassement). Par exemple, un débit dont la récurrence est de 100 ans est un débit dont la probabilité au dépassement est de 0,01 (1/100).

Relation niveau-débit Relation entre le niveau d’eau observé à une section d’écoulement et le

débit correspondant. On l’appelle également « courbe de tarage ». Section d’écoulement Coupe transversale et perpendiculaire à l’écoulement. Site d’observation de niveaux d’eau

Endroit précis sur le terrain où des instruments de mesure ou encore des repères sont installés afin de prendre des mesures de niveaux d’eau.

Station hydrométrique Ensemble des instruments nécessaires à la collecte, à l’enregistrement

et à la retransmission des données hydrométriques (niveau ou débit).

33

Page 43: Rivière Beauport Ville de Québec

Annexe 1 : Profils des plans d’eau de la rivière Beauport

Récurrences de 2 ans, de 20 ans et de 100 ans

Page 44: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 45: Rivière Beauport Ville de Québec
Page 46: Rivière Beauport Ville de Québec