Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc

Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc

Février 2008. Version provisoire

Etude de mise en cohérence des études

hydrologiques et hydrauliques sur le bassin

versant de l’Arc.

LES CRUES HISTORIQUES

Note Synthétique


Ginger Environnement et infrastructure Juin 2010 DIRECTION SPECIALISEE Hydraulique fluviale et pluvi ale


hydrologiques et hydrauliques sur le bassin versant

de l’Arc


Note Synthétique


Ginger Environnement et infrastructure Juin 2010 DIRECTION SPECIALISEE Hydraulique fluviale et pluvi ale


hydrologiques et hydrauliques sur le

bassin versant de l’Arc


Maître d'ouvrage : Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc Comité de pilotage : Auteur : GINGER ENVIRONNEMENT ET INFRASTRUCTURE, Direction Spécialisée Prévention Risques Naturels Les Hauts de la Duranne, 370 Rue René Descartes, CS90340 13799 Aix-en-Provence Cedex 3 Tel. : 04 42 99 27 69 Fax : 04 42 99 28 44 Chef de projet : P. Scholl Participants : O. Sonnet, P. Scholl, M. Monaco, S. Leonhard Date : août 10 N° d'affaire : RNA 08 035 Pièces composant l’étude :

- sous-phase 1 : recensement et analyse bibliographique (rapport et base de données) - sous-phase 2, 5 et 6 : les crues historiques de l’arc et de ses affluents, (rapport, et

cartographies) - sous-phase 3 et 4: débits et formation des crues historiques ((présent rapport et

annexes)

- Note de synthèse

Résumé du présent rapport :

La note de synthèse est destinée à décrire l’intérêt et les principaux résultats de l’étude. Diffusée à l’ensemble des communes, elle vise à ce que l’étude soit connue et puisse être prise en compte par tous les acteurs intervenants dans le domaine de la gestion du risque d’inondation, où sur l’emprise des zones inondables du bassin versant de l’Arc

Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc 4

Formation des crues historiques de l’Arc GINGER Prévention Risques Naturels – juin 2010

SSOOMMMMAAIIRREE

1 SOUS-PHASE 1 : RECENSEMENT ET ANALYSE BIBLIOGRAPHIQUE 7

1.1 METHODOLOGIE 7 1.2 INTERET 7 1.3 LISTE DES ETUDES CONSULTEES 8 1.4 BASES DE DONNEES 13

2 SOUS-PHASE 2 : RECHERCHES HISTORIQUES 15

2.1 METHODOLOGIE 15 2.2 CHRONOLOGIE ET FICHES DES CRUES 15

3 SOUS-PHASE 3 : CARACTERISTIQUES ET FORMATION DES CRUES HISTORIQUES 18

3.1 ANALYSE DES DONNEES DISPONIBLES 18 3.1.1 Les données pluviométriques 18 3.1.2 Les données débimétriques 19

3.2 CREATION ET CALAGE DU MODELE HYDROLOGIQUE 21 3.2.1 Découpage en sous-bassins versants 21

3.2.1.1 Considérations hydrogéologiques 23 3.2.1.2 Les données géologiques 23 3.2.1.3 L’occupation du sol 24

3.2.2 La construction du modèle 25 3.3 ANALYSE DE LA FORMATION DES CRUES HISTORIQUES 26

3.3.1 Les précipitations 26 3.3.1.1 Les crues du 11 et 13 octobre 1972 27 3.3.1.2 La crue du 3 octobre 1973 27 3.3.1.3 La crue des 16 et 17 janvier 1978 28 3.3.1.4 L’événement du 22 septembre 1993 28 3.3.1.5 La crue du 3 décembre 2003 30 3.3.1.6 L’évènement des 14 et 15 décembre 2008 31

3.3.2 Les débits 32 3.3.2.1 Les crues du 11 et 13 octobre 1972 32 3.3.2.2 La crue du 3 octobre 1973 32 3.3.2.3 La crue des 16 et 17 janvier 1978 33 3.3.2.4 L’événement du 22 septembre 1993 34 3.3.2.5 La crue du 3 décembre 2003 35 3.3.2.6 L’évènement des 14 et 15 décembre 2008 35

3.3.3 Les temps de montée 36 3.3.4 Les temps de transfert 37 3.3.5 Carte synthétique de genèse des crues 37 3.3.6 Analyse du bassin par la méthode de l’hydrogramme unitaire 44 3.3.7 Les différents types de crues attendues 46 3.3.8 L’évènement péjorant 46

3.4 PRE-ANALYSE DES PARAMETRES D’ECOULEMENT EN CRUE DU BASSIN VERSANT EN VUE DE LA

CREATION D’UN RESEAU DE SENTINELLES 48

4 CONCLUSION 50



PPRREEAAMMBBUULLEE

Le SABA a confié à Ginger la réalisation de la phase 1 d’une vaste étude de mise en cohérence des études hydrologiques et hydrauliques, qui comportera plusieurs volets. Cette phase 1 s’articule en plusieurs étapes ou sous-phases.

� La première comprend le recueil et la synthyèse des diverses études hydrologiques, hydrauliques

et d’inondabilité existantes, l’établissement d’un catalogue bibliographique constitué de fiches de lecture synthétiques qui résument le contenu disponible dans chaque étude, et le rassemblement dans une base de données des informations hydrologiques disponibles.

� La deuxième étape consiste à établir une synthèse des informations historiques disponibles sur le

bassin versant, autant en archive qu’au sein des études antérieures, et à réaliser une cartographie des zones inondées lors des différentes crues historiques.

� La troisième étape s’attache à analyser les caractéristiques hydrologiques des principaux

événements historiques afin d’améliorer la compréhension globale de la genèse des crues sur le bassin versant.

Objectif

L’objectif de la synthèse est de présenter les méthodologies, les principaux résultats et les intérêts de chaque sous-phase de façon à ce que le lecteur dispose d’une vision d’ensemble de l’étude et puisse en cas de nécessité s’orienter rapidement au sein des rapports de sous-phase pour rechercher des données précises sur le sujet qui l’intéresse.

Considérations générales concernant la structure du bassin versant.

Le bassin versant de l’Arc est borné au Nord par le plateau de Rians, à l’est par les monts Auréliens et au Sud par le massif de l’Olympe, la montagne Regagnas et la chaîne de l’Etoile. L’altitude s’étend de 1011m au point le plus haut, sur la Sainte-Victoire, jusqu’à 0 m à l’embouchure au niveau de l’étang de Berre. La superficie du bassin versant de l’Arc est de 780 km². D’une longueur de 90 km, l’Arc s’écoule suivant un axe Est-Ouest qui débute dans le Var et termine dans la commune de Berre-l’Etang.

Le bassin versant de l’Arc se compose de territoires et de structures paysagères soumis à trois grandes influences (Figure1) :

• La haute vallée de l’Arc qui est caractérisée par un contexte rural dominant où l’agriculture structure les paysages de la plaine alluviale et les piémonts.

• Le pays d’Aix délimité par les gorges de Langesse à l’Est et les gorges de Roquefavour, à l’Ouest, où le bassin versant est soumis entre autres à l’emprise anthropique de l’agglomération aixoise. Dans cette partie du bassin versant, l’Arc reçoit ses principaux affluents : la Cause, la Torse, La Luynes, et la Jouïne / Grand Vallat.

• La basse vallée de l’Arc, de Roquefavour à l’embouchure, où la pente et les apports latéraux sont faibles et dont l’espace est caractérisé par des paysages agricoles et la zone industrielle du complexe pétrochimique de Berre.



Figure 1 : Carte du réseau hydrographique


Formation des crues historiques de l’Arc GINGER Prévention Risques Naturels – mars 2010

1 SOUS -PHASE 1 : RECENSEMENT ET ANALYSE B IBL IOGRAPHIQUE

1.1 Méthodologie

L’inventaire des études hydrologiques et hydrauliques disponibles sur le bassin versant de l’Arc a été réalisé en sollicitant plusieurs organismes : le SABA, la DIREN PACA, la mairie d’Aix-en-Provence et la DDE des Bouches-du-Rhône.

Les études rassemblées auprès des ces interlocuteurs ont été parcourues avec trois objectifs : - la constitution de fiches de lecture synthétique - la constitution d’une base de données des informations hydrologiques - la compilation des renseignements relatifs aux crues passées de l’Arc et de ses affluents

(sous-phase 2). Les fiches de lecture sont fournies dans le rapport de sous-phase 1.

Sous format informatique (Excel) a été fourni au Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc :

- un fichier dressant l’inventaire de la bibliographie consultée, mais également des références citées par ailleurs, et qui n’ont pu être compulsées.

- une base des données hydrologiques

- une liste des cartographies disponibles d’enveloppes de crues sur les cours d’eau du bassin versant de l’Arc

1.2 Intérêt

La zone géographique que représente le bassin versant de l’Arc fait l’objet d’un grand nombre d’études historiques, hydrologiques ou hydrauliques réalisées à des périodes différentes, pour des maîtres d’ouvrages variés et dont la diffusion n’est pas toujours assurée auprès de tous les organismes intéressés.

Le travail de recueil, consultation et synthèse réalisé ici constitue un gain de temps à venir pour les administrations, bureaux d’études, chercheurs et particuliers amenés à s’intéresser à tout où partie du bassin versant.

Fiches bibliographiques :

L’analyse des informations et raisonnements contenus au sein des études existantes est primordiale lors de la réalisation de toute nouvelle étude (diagnostic : état des connaissances). Les fiches bibliographiques permettent de repérer directement les études concernant leur sujet, de se faire une idée de leur contenu et de savoir où s’adresser pour la consulter plus avant.



Exemple de fiche de lecture présenté dans le rapport de sous-phase 1

Chaque fiche s’attache à renseigner au mieux les rubriques suivantes :

- Titre

- Auteur

- Maître d’Ouvrage

- Date de réalisation

- Lieu de disponibilité

- Secteur géographique concerné

- Objectif

- Type d’étude

- Thématiques abordées

- Analyse critique de l’étude

- Utilité pour l’étude des crues historiques du bassin versant de l’Arc

1.3 Liste des études consultées

Les études consultées s’étalent sur une trentaine d’années. Le tableau ci-dessous présente la liste et les références des 49 études faisant l’objet d’une fiche. On constate une disparité de la qualité des études analysées, et d’une façon générale une amélioration de la qualité des études à partir de 1993.



N° Auteur Maître d'ouvrage Année Titre Thématique Cours d'eau

1 SOMI Mairie d'Aix-en-Provence / Ministère de l’environnement et du cadre de vie

?? Cartographie de l'environnement. Zones inondables.

Cartographie Arc

Petite Jouine

Grand Vallat

Grand Torrent

Luynes

2 IPSEAU Mairie de Berre-l'Etang 2008 Etude pour l'identification de l'aléa inondation exceptionnel et proposition de mesures de prévention et de sauvegarde

hydraulique hydrogéomorphologique

Arc

3 CEMAGREF, Jacques Lavabre 2002 Impact des règlements PPR dans un contexte anthropique évolutif

Recherche Divers

4 SAFEGE Mairie d'Aix-en-Provence 1999 Inondabilité de la plaine des Milles au droit du centre commercial de la Pioline

hydraulique Arc

5 SAFEGE Mairie d'Aix-en-Provence 1998 Impact hydraulique du projet de modernisation de la station d'épuration de la Pioline sur les crues de l'Arc

hydraulique Arc

6 SIEE SABA 1997 Etude hydraulique et géomorphologique de l’Arc hydraulique géomorphologique

Arc

7 BCEOM CG 13 1997 Etude hydraulique de franchissement de l'Arc. Déviation de la Fare les Oliviers. D10

hydraulique Arc

8 Volot R et Delfino JP DIREN PACA 1995 Les Colères de l'eau : deux siècles d'inondations en Provence-Côte-d'Azur

historique Arc

Luynes

9 CERIC HORIZON Mairie d'Aix-en-Provence 1995 L'Arc, cartographie des risques d'inondation entre le pont des trois Sautets et l'aqueduc de Roquefavour

Cartographie Arc

10 INPG Entreprise, P. Lefort

SABA 1994 Bassin de l'Arc. Etude préliminaire à l'élaboration d'un schéma d'aménagement et de gestion des eaux

générale Divers

11 DIREN PACA DIREN PACA 1994 Les crues 1993-1994 en Provence-Alpes-Côte-d'Azur : mieux les connaître pour mieux les prévenir

historique Arc




12 SILENE SNCF 1994 TGV Méditerranée. Etude hydraulique de franchissement de l'Arc. Commune d'Aix-en-Provence

hydraulique Arc

13 CERIC HORIZON Mairie d'Aix-en-Provence 1993 Cartographie des risques d'inondation entre le pont des trois Sautets et la limite de commune –

hydraulique Arc

14 DIREN PACA DIREN PACA 1993 Les crues d'automne 1993 en Provence-Alpes-Côte-d'Azur

historique Arc

15 Ville d'Aix-en-Provence 1993 Dommages causés suite aux intempéries des 22 et 23 septembre 1993. Demande de subvention auprès du Conseil Régional Provence-Alpes-Côte d'Azur

Document communal

Arc

16 CERIC / HORIZON SABA 1991 Zones inondable de l'Arc, de Pourrières à Berre l'étang

Cartographie Arc

17 DDE DDE 13 1980 8 planches de cartographie des zones inondées en 1963, 1972-1973 et 1978 par l'Arc, la Luyne, le Grand Vallat et le Malvallat.

Cartographie Arc

Luyne

Grand Vallat

Malvallat

18 SCP DDE 13/ DDAf 13 1977 Aménagement hydraulique de l'Arc. Tome 2 : propositions de réaménagement. Document n° 8 : étude hydrologique

hydraulique Arc

19 CERIC DDE 13 1973 Franchissement de l'Arc par l'autoroute A 51. Etude des crues de février 1972 et octobre 1973

hydrologique Arc

20 Horizon Mairie de Berre-l'Etang Etude hydraulique pour la protection de Berre l’Etang contre les crues de l’Arc. Dossier de synthèse

hydraulique Arc

21 Horizon Mairie du Tholonet 1997 Cartographie détaillée des risqued d'inondation de l'Arc et de la Cause

hydraulique Arc

Cause

22 IPSEAU Point P 1995 Commune du Tholonet, étude hydraulique hydraulique Arc

Cause




23 SIEE DDE 13 2005 Synthèse et mise en cohérence des études d'inondabilité sur la commune d'Aix-en-Provence

hydraulique Etude géomorphologique

Arc Torse Thumine Luynes Malvallat Marseillais Jouine Petite Jouine Grand Vallat Grand Torrent

24 BCEOM Mairie de Fuveau 2005-2006

Etude et cartographie de l'aléa inondation sur la commune de Fuveau

Etude hydraulique

Arc vallat de la Marine vallat de Bramefan vallat des Louvas vallat de la Grande Bastide

25 GINGER Mairie de Gardanne 2007 Etude et cartographie de l'aléa inondation. Commune de Gardanne

Etude hydraulique et hydrogéomor-phologique

Rambert Bompertuis Pesquier Claou Payennet St Pierre Capéou Camp Jusiou Cauvet

26 Mairie d'Aix-en-Provence 2000 Plan de localisation des talwegs Cartographie Divers

27 DIREN PACA DIREN PACA 1994 Les crues du 5 au 7 novembre 1994 en Provence-Alpes-Côte-d'Azur

Etude historique

Divers

28 SIEE Syndicat mixte de l’Aménagement de l’Arbois

1999 Etude hydraulique et géomorphologique du Grand Torrent

hydraulique géomorpho- logique

Grand Torrent



N° Auteur Maître d'ouvrage Année Titre Thèmatique Cours d'eau

29 IPSEAU DDE 13 2006 Synthèse et mise en cohérence des études existantes relatives à l’inondabilité des communes de Bouc Bel Air, Cabriès et Simiane-Collongue

Etude hydraulique

Grand Vallat et affluents

30 SIEE SEMEPA 2006 Etude aléa inondation_ZAC de la Duranne Etude hydraulique

Petite Jouïne Grand Vallat

31 INPG Entreprise, P. Lefort

SABA 1996 Grand Vallat de Fuveau. Crue du 26 Août 1996. Compte rendu de visite. Analyse des problèmes hydrauliques

Etude historique

Grand Vallat de Fuveau

32 SCP SABA octobre 1997

Etude du bassin versant de la Jouine (tranche ferme. État des lieux/diagnostic-rapport final)

Etude hydraulique

Jouïne Affluents

33 SCP SABA janvier 2001

Etude hydraulique de la Jouine. Schéma d'aménagements. Diagnostic hydraulique et scénarios d'aménagements de protection contre les inondations

Etude hydraulique

Jouïne Affluents

34 SCP SABA 1999 Etude générale du bassin versant de la Jouine et du Grand Vallat. Cartographie de l'aléa centennal sur la commune d'Aix en Provence

Etude hydraulique

La Jouïne, le Grand Vallat

35 SCP DDE 13 2000 Etude des zones inondables de la petite Jouine Amont (crue centennale)

Etude hydraulique

La Petite Jouïne

36 Horizons Mairie d'Aix-en-Provence 1993 La Luynes. Cartographie thématique des risques d'inondation

Etude hydraulique

Luynes

37 SAFEGE Mairie d'Aix-en-Provence 2000 Inondabilité de la plaine de la Luynes au droit de la ZAC Saint Jean

Etude hydraulique

Luynes

38 Cete Méditerranée Mairie d'Aix-en-Provence 1992 Les bassins de rétention de la ville d'Aix-en-Provence

Recherche Pluvial

39 B&R Mairie de Meyreuil 1998 Etude hydraulique du ruisseau de la Cardeline au Canet de Meyreuil

Etude hydraulique

Ruisseau de la Cardeline

40 SIEE Mairie de Trets 2006 Etude hydraulique du ruisseau de la Gardi Etude hydraulique

Ruisseau de la Gardi

41 SIEE Mairie de Trets 2007 Aléa inondation du ruisseau de la Gardi. Etude complémentaire

Etude hydraulique

Ruisseau de la Gardi



N° Auteur Maître d'ouvrage Année Titre Thèmatique Cours d'eau

42 HORIZONS Mairie d'Aix-en-Provence 1994 Ruisseau des Corneilles (étude hydraulique et hydrologique)

Etude hydraulique Etude hydrologique

Ruisseau des Corneilles

43 SIEE Mairie de Trets 2006 Etude hydraulique du ruisseau du Longarel Etude hydraulique

Ruisseau du Longarel

44 SIEE Mairie d'Aix-en-Provence 1997 Zones inondables entre le chemin de la Souque et l'autoroute A8

Etude hydraulique

la Thumine

45 Horizons SABA / ville d'Aix-en-Provence

1997 Etude hydraulique détaillée des aléas d'inondation des ruisseaux de la Torse, des Pinchinats et du Barret

Etude hydraulique

Torse ruisseau du Barret ruisseau des Pinchinats

46 SABA / Mairie d'Aix-en-Provence

1997 Cartographie des aléas d'inondation de la Torse (1996-1997)

Cartographie Torse

47 DARAGON Mairie de Ventabren 1996 Zones inondables du vallat des Eyssarettes Etude hydraulique

vallat des Essayrettes

48 IPSEAU SABA / DDAF 13 1996 Etude du bassin versant du Vallat des Marseillais et du Varladet . Schéma de restauration et de gestion des cours d'eau

Etude générale

Vallat des Marseillais Varladet

49 DARAGON Mairie de Velaux 2000 Etude du risque inondation du Vallat des Vignes Etude hydraulique

vallat des Vignes

1.4 Base de données

La liste présentée ci-dessus est également accessible sous format informatique selon un classement par cours d’eau. Le même fichier Excel précise les études dont l’existence est connue ou supposée mais qu’il n’a pas été possible de consulter (études non retrouvées).



Base de données hydrologiques :

La base de données hydrologiques créée dans le cadre de la présente étude permet la visualisation rapide des résultats hydrologiques recueillis auprès de diverses études et présentés par cours d’eau.

Ce fichier a deux objectifs et utilités : - il permet d’avoir accès rapidement aux estimations de débits pour chaque cours d’eau

du bassin (si elles ont été recensées) - il permet pour certains cours d’eau d’étudier les différences de résultats selon les

sources, les années, les méthodes de calcul, et ainsi de suivre l’évolution temporelle de l’évaluation des débits.

La comparaison des résultats produits antérieurement avec ceux calculés à l’occasion d’une nouvelle étude permet d’assurer la cohérence de l’argumentation.

Les rubriques renseignées au sein de cette base de données sont les suivantes :

- Nom du cours d’eau

- Source de l’information (titre, auteur, maître d’ouvrage, année et n° de fiche de l’étude ayant fourni une donnée hydrologique

- Débits de pointe instantanés naturels pour différentes périodes de retour (1, 2, 5 10, 15, 20, 25, 30, 50, 100 ans, crues exceptionnelles, crues historiques)

- Le positionnement sur le cours d’eau des débits affichés

Impression d’écran de la base de données hydrologique, feuille concernant l’Arc



2 SOUS -PHASE 2 : RECHERCHES H I STORIQUES

2.1 Méthodologie

Le recensement des informations relatives aux crues historiques de l’Arc et de ses affluents a été effectué par l’intermédiaire de plusieurs démarches associées :

- des enquêtes auprès des mairies et de riverains ciblés comme personnes ressources, - la consultation des différentes études disponibles sur le bassin versant et recueillies lors

de la première étape, - des appels à témoins gérés par le SABA, via les bulletins municipaux et la presse

régionale, - des recherches dans les archives communales et départementales, pour lesquelles

Ginger s’est associé avec un historien renommé sur la thématique des historiques d’inondation, Georges Pichard,

- des enquêtes de terrain ponctuelles pour rechercher des repères de crue matérialisés (plaque, gravure…)

2.2 Chronologie et f iches des crues

Ce recensement à permis d’identifier 98 dates de crues plus ou moins précises et reportées dans le tableau ci-dessous.

Jours Mois Année Jours Mois Année Jours Mois Année

1497 1911 5 février 1994 1585 1909 avril 1995

16 septembre 1586 9 décembre 1918 26 août 1996 décembre 1595 28 novembre 1924 11 octobre 1996

23 juin 1634 9 septembre 1932 1997 1654 19 novembre 1933 août 1998 1663 25 août 1935 4 décembre 2003 1664 10_17 novembre 1935 septembre 2005 novembre 1674 12 novembre 1935 janvier 2008

15 août 1687 1936 14 décembre 2008 février 1697 11 novembre 1936

XVIIème et XVIIIème siècles 1941 XVIIIème siècle 1945

3 décembre 1705 27 janvier 1948 4_5 janvier 1706 14 novembre 1951 8 septembre 1716 1952

20 novembre 1716 1953 31 décembre 1739 janvier 1955 1744 27 décembre 1957



Jours Mois Année Jours Mois Année Jours Mois Année septembre 1745 1958 1746 1959

27 octobre 1792 février 1960 1793 17 décembre 1960 mars 1790 1963 1800 3_4 juillet 1969

12 décembre 1810 19 février 1972 1819 septembre 1972 octobre 1843 11 octobre 1972 automne 1851 28 décembre 1972 1853 29 décembre 1972 juin 1856 3 janvier 1973 1856 02_03 octobre 1973 1862 février 1974 1 septembre 1866 27_31 octobre 1976 1871 10_13 novembre 1976 1880 27 mai 1977 novembre 1886 14_18 janvier 1978 décembre 1886 7 avril 1986

30 12 1888 1988 octobre 1907 avril 1989 1907 1990 1909 décembre 1992 1911 22_23 septembre 1993 1909 7_10 janvier 1994

Grâce aux informations fournies par les archives, des dates de crues ont pu être retrouvées jusqu’au XVème siècle. Le graphique ci-dessous montre la répartition des événements dont une trace nous est parvenue. Mise à part une grande lacune d’un siècle entre 1497 et 1585, on peut observer une répartition relativement bonne du XVIIème au XVIIIème siècle. Bien entendu, le XXème siècle est plus fourni, les sources d’informations étant plus complètes. Cette répartition tend à confirmer qu’à l’instar de nombreux cours d’eau dont on a redécouvert la dangerosité à partir des années 70, l’Arc a régulièrement connu des crues inondantes sur les derniers siècles et que seul l’oubli récurrent de ces événements dans les décennies «calmes » est responsable de cette perception faussée d’une rivière qui ne causait point trop de problèmes par le passé.

Occurence des crues sur les 5 derniers siècles

1490

1507

1518

1529

1540

1551

1562

1573

1584

1595

1606

1617

1628

1639

1650

1661

1672

1683

1694

1705

1716

1727

1738

1749

1760

1771

1782

1793

1804

1815

1826

1837

1848

1859

1870

1881

1892

1903

1914

1925

1936

1947

1958

1969

1980

1991

2002

Le rapport de phase 2 présente une chronologie détaillant date par date les différentes mentions relatives à des événements qui se sont produits sur le bassin versant de l’Arc, la source de cette information, les cours d’eau et communes concernées.



Pour chacune des dates de crue, toutes les informations recueillies par enquête, consultation des études antérieures et recherches d’archives ont été compilées dans les fiches détaillées d’événement. Celles-ci sont également présentées au sein du rapport de phase 2.

Exemple de fiche détaillée de crue (ici les deux premières pages (sur 4) de la crue de 1993)

L’ensemble des fiches de crues historiques a été compilé sur tableur Excel. Sur cette base de données pourront être effectuées des recherches thématiques par date, cours d’eau ou communes.

Enfin, les repères de crue ayant été matérialisés sur le terrain ont donné lieu à des fiches de repère de crue sur lesquels sont présentés la localisation précise, l’année de la crue concernée, la hauteur et la cote du repère si disponible.

Les deux premières sous-phases de cette étude ont permis d’identifier 6 crues sur lesquelles reposent le calage et l’exploitation de la modélisation qui font l’objet de la troisième sous-phase. Ces crues ont été choisies selon plusieurs critères :

- leur caractère récent, assurant la disponibilité d’enregistrement aussi bien pluviométrique que débitmétrique

- leur importance,

- la variabilité des zones affectées afin d’étudier un maximum de différents types de crue.



3 SOUS -PHASE 3 : CARACTERIST IQUES ET FORMAT ION DES CRUES

H I STORIQUES

Les crues analysées et modélisées au cours de cette sous-phase se sont déroulées en :

- octobre 1972,

- octobre 1973,

- janvier 1978,

- septembre 1993,

- décembre 2003,

- et décembre 2008.

3.1 ANALYSE DES DONNEES DISPONIBLES

3.1.1 Les données pluviométriques

Il existe 24 stations pluviométriques implantées sur l’ensemble du bassin versant. Cependant, seules dix d’entre elles sont dotées d’enregistrements relatifs à l’une des crues étudiées, les autres étant soit hors service, soit dotées d’enregistrements discontinus ou non validés.

Les dix stations pluviométriques sélectionnées sur l’ensemble du bassin versant sont présentées sur la Figure 2 ci dessous.

Figure 3: Carte de localisation des stations pluviométriques du bassin de l'Arc retenues dans le cadre de la modélisation



D’une manière globale, les stations disposent d’un enregistrement à pas de temps journalier pour les événements qui ont eu lieu au cours des années 70 (1972, 1973 et 1978), et à pas de temps horaires pour les évènements les plus récents.

Le tableau 1 ci-dessous synthétise les données disponibles à chaque station pour les crues de 1972 à 2008 :

Code de la station

Nom de la station Crue de 1972 Crue de 1973 Crue de 1978 Crue de 1993 Crue de 2003 Crue de 2008

13001009 Aix en

Provence Données

quotidiennes Données


quotidiennes Données horaires

Données horaires

Données horaires

13019001 Cabries Données




quotidiennes Non disponible Non disponible

13037001 La Fare-les-oliviers

Données quotidiennes



Données horaires

Données horaires

Données horaires

13060002 Meyreuil Non disponible Non disponible Non disponible Non disponible Données horaires Non disponible

13062002 Mimet Non disponible Non disponible Non disponible Données horaires

Données horaires

Données horaires

13087001 Rousset Données




quotidiennes Non disponible Non disponible

13110002 Trets Données



quotidiennes Non disponible Non disponible Non disponible

13110003 Trets Non disponible Non disponible Non disponible Données horaires

Données horaires

Données horaires

13111002 Vauvenargues Non disponible Non disponible Non disponible Données horaires

Données horaires

Données horaires

83097001 Pourrières Données

quotidiennes Non disponible Non disponible Non disponible Non disponible Non disponible

Tableau 1: Caractéristiques des données des stations pluviométriques

Les données concernant chaque crue sont présentées ci-après ainsi qu’au sein du rapport de sous-phase 3 et de ses annexes.

3.1.2 Les données débi tmétriques

Le bassin versant est couvert par 11 stations hydrométriques. Seules 8 d’entre elles présentent des données exploitables sur ces 40 dernières années (Figure 3). Ces stations sont principalement situées sur l’Arc. Parmi les affluents, seule la Luynes est dotée de deux stations au niveau de la Pioline (de 1996 à 2006) et de St-Jean de Malte (de 1975 à 1995).



Figure 4: Carte de localisation des stations hydrométrique du bassin versant


Formation des crues historiques de l’Arc GINGER Prévention Risques Naturels– mars 2010

La partie amont du bassin versant de l’Arc est mesurée par la station de Pourrières dans le Var qui possède des hydrogrammes pour tous les événements étudiés. Plus en aval, la station de Pont de Bayeux (Meyreuil) est située à l’entrée des gorges de Langesse, en aval de la confluence de la rivière Bayeux. Elle permet de mesurer les débits provenant du premier des trois grandes subdivisions du bassin versant de l’Arc.

La station localisée au lieu dit de St-Pons, sur la commune d’Aix-en-Provence, permet d’analyser le temps de transfert des débits provenant du tiers amont ainsi que les apports des sous-bassins versants de la Torse, de l’Infernet, de la Cause, de la Luynes, du Malvallat, du Vallat des Marseillais et du Grand Vallat. Elle a fonctionné de 1971 à 1995, puis a été remplacée par celle de Roquefavour.

La mesure des débits à l’embouchure est assurée par la station de Berre-Mauran, qui fut mise en place en 1984. Elle était remplacée à partir de 2000 par la Station de Berre-St Estève. Aucune donnée n’est disponible au niveau de l’embouchure, pour les crues étudiées dans les années 70.

Les données concernant chaque crue sont présentées ci-après ainsi qu’au sein du rapport de sous-phase 3 et de ses annexes. Le tableau 2 ci-dessous regroupe les données disponibles pour chaque événement :

Station Crue 1972 Crue 1973 Crue 1978 Crue 1993 Crue 2003 Crue 2008

Pourrières X X X X X X

Pont de Bayeux X X X X X X

St Pons X X X X ND ND

Roquefavour ND ND ND ND X X

Berre-Mauran ND ND ND X ND ND

Berre-St Estève ND ND ND ND X X

La Luynes-St Jean de Malte ND ND ND X ND ND

La Luynes- La Pioline ND ND ND ND X X

Tableau 2 : Caractéristiques hydrologiques et données disponibles des stations disponibles

3.2 CREATION ET CALAGE DU MODELE HYDROLOGIQUE

La création du modèle hydrologique repose sur l’analyse des caractéristiques du bassin versant (données géographiques, topographiques, géologiques et d’occupation du sol). Le calage du modèle repose sur l’ajustement ordonné et cohérent de certains paramètres (temps de concentration, coefficient de ruissellement, vitesse de propagation et atténuation de l’onde au sein du réseau hydrographique…) afin d’obtenir pour chaque crue de calage les hydrogrammes observés lorsque l’on injecte les précipitations relevées.

3.2.1 Découpage en sous-bassins versants

La réalisation d’un modèle hydrologique passe par la décomposition du bassin versant en sous bassins homogènes se déversant dans un réseau hydrographique. Chaque sous-bassin versant est défini par un certain nombre de caractéristiques telles que sa surface, sa pente, ses capacités d’interception, d’infiltration et de rétention.

La figure 3 permet de visualiser le découpage du bassin versant de l’Arc. Les caractéristiques des sous-bassins sont reportées en annexe 3 du rapport de sous-phase 3.



Figure 5 : Carte de localisation et découpage des sous-bassins versants



3.2.1.1 Considérations hydrogéologiques

Le bassin versant hydrologique de l’Arc se situe sur un substrat sédimentaire constitué principalement de calcaires, marnes, grés, et accessoirement d’argiles ainsi que de formations hybrides entre ces différents faciès. Hormis les argiles, tous ces terrains sont susceptibles d’accueillir des nappes phréatiques et des réseaux karstiques. Peu connus et d’une complexité considérable, ces réseaux n’ont pas été intégrés au modèle hydrologique. Notons toutefois que :

- à l’échelle de la zone d’étude, le bassin hydrogéologique de l’Arc est d’une surface similaire à son bassin hydrographique,

- les pertes et infiltrations liées au réseau hydrogéologique sont prises en compte dans l’estimation des paramètres représentatifs de l’infiltration, de l’interception et du ruissellement (« curve number »).

3.2.1.2 Les données géologiques

Afin de prendre en compte les caractéristiques géologiques de la zone d’étude, les cartes géologiques au 1/50 000ème ont été analysées.

Les caractéristiques géologiques du bassin versant de l’Arc, fortement simplifiées afin d’être exploitables en terme de perméabilité se décomposent en trois principales lithologies :

• Les reliefs abrupts qui ceinturent le bassin de l’arc (en bleu et jaune sur la carte ci-dessus) sont composés de calcaires plus ou moins massifs. La perméabilité propre des calcaires massifs lorsqu’ils sont sains, est relativement faible. Cependant, les réseaux karstiques susceptibles de s’y développer localement et les fracturations denses liées au contexte compressif d’avant pays alpin engendrent une importante hausse de la perméabilité apparente.

• Le fond des vallées apparaissant en gris sur la carte ci-dessus est constitué des dépôts alluvionnaires et colluvionnaires quaternaires. Ces terrains de granulométrie fine, où s’intercalent argiles et limons présentent une imperméabilité relativement importante.

• Les versants, situés entre ces deux unités sont composés d’intercalations marno-calcaires, de sables et de grés ainsi que de colluvions et alluvions anciennes, de granulométrie supérieure aux alluvions actuelles. Ces terrains, peu propices aux phénomènes karstiques présentent cependant une porosité interstitielle importante Leur perméabilité ici jugée «moyenne» se situe entre les deux catégories précédentes.



3.2.1.3 L’occupation du sol

L’analyse des données issues du programme Corine Land Cover a permis de délimiter 5 types d’occupation du sol homogènes quant à leur réaction face aux précipitations (infiltration, ruissellement, rétention, interception, évapotranspiration) :

• Urbanisation de densité importante

• Urbanisation de densité moyenne,

• Zone cultivée et prairie (contenant quelques bâtiments isolés dont l’influence sur le fonctionnement hydrologique est négligeable)

• Zone forestière

• Surface à nu (zone touchée par des incendies)

• Surface en eau

La carte présentée ci-dessous présente l’emplacement des différentes zones d’occupation du sol (Figure 6).

Carte de l'occupation du sol

Le tableau ci-après présente la répartition globale de ces zones à l’échelle du bassin versant :

Zone Surface (km²) Pourcentage de la surface totale

Forêt 368.1 48.95

Culture et prairie 271.8 36.1

Urbanisation de densité forte 26.6 3.5 Urbanisation de densité moyenne 78.2 10.5 Surface à nu 5.6 0.7 Surface en eau 1.9 0.25 Total 752.2 100

Répartition des zones au sein du bassin versant



3.2.2 La construction du modèle

Le logiciel utilisé est HEC-HMS (Hydrologic Engeneering Center – Hydrologic Modeling System, du corps des ingénieurs de l’armée américaine) qui permet la prise en compte d’un grand nombre de paramètres et la comparaison de différentes méthodes de transformation des pluies en débits.

Ci-contre, une capture d’écran de la représentation schématique du bassin de l’Arc modélisé sous HEC-HMS.

La fonction de production choisie pour sa fiabilité et son adéquation au travail réalisé est celle du SCS (Soil Conservation Service). La méthodologie utilisée pour simuler la propagation de l’onde de crue le long du réseau hydrographique est celle de Muskingum-Cunge.

Les détails de calcul des paramètres intégrés à la modélisation est présenté dans le cadre du rapport de sous-phase 3 et au sein de ses annexes.

La calibration des paramètres de calage permet d’améliorer pour chaque pluie mesurée injectée, la ressemblance des hydrogrammes de sortie du modèle avec les hydrogrammes mesurés aux stations.

Les variables de calage du modèle sont des paramètres représentatifs de caractéristiques physiques des sous-bassins versants et du réseau hydrographique :

- le curve number reflète le rapport entre les eaux infiltrées et les eaux ruisselées lors d’une averse,

- l’interception représente la lame d’eau stockée (sur les végétaux ou dans les flaques) et ne participant pas à l’écoulement,

- les coefficients de frottements au sein des lits mineur et majeur du réseau influent sur la vitesse d’écoulement et donc de transfert de l’onde,

- le temps de concentration est proportionnel à l’écart entre le début d’une averse et le passage du pic de crue à la sortie du sous-bassin versant considéré,

- le coefficient d’amortissement (récession) traduit la rapidité de la purge du réseau hydrographique et des écoulements sub-superficiels (écoulements dans les premiers horizons du sol).

Le calage a été principalement effectué sur la crue de 2003, présentant la meilleure densité, fiabilité et précision des mesures de débits et de précipitations (pas d’échantillonnage continu des débits, pluies horaires disponibles à chaque station). Chacune des 5 autres crues historiques a permis de valider ou d’affiner les paramètres précédemment choisis. Les modifications appliquées lors du calage d’une crue ont été testées sur les autres crues.



3.3 ANALYSE DE LA FORMATION DES CRUES HISTORIQUES

L’objectif de ce chapitre est la mise en évidence des caractéristiques des différentes crues et des enseignements apportés par le modèle hydrologique. Il débute par une analyse qualitative des données hydrométriques et pluviométriques et se poursuit par les apports des résultats de la modélisation à la compréhension des différentes crues.

Au sein du rapport de sous-phase 3, les 6 crues historiques récentes retenues sont analysées en détail et successivement. Les enseignements de la modélisation sont par la suite abordés afin de détailler les différentes composantes ayant mené à la formation des hydrogrammes mesurés aux stations.

Au sein de cette note de synthèse, il a été choisi de présenter les données et résultats principaux regroupés par thèmes afin de souligner leurs similarités et différences.

3.3.1 Les précipi tations

Les 6 crues historiques diffèrent les unes des autres de par le cumul total des précipitations, le nombre d’averses distinctes au cours desquelles ces lames d’eau sont tombées, le temps séparant les différentes averses, l’intensité des averses et leur répartition géographique.

Les données fournies par Météo France pour les crues des années 70 sont journalières, il est donc impossible de juger de la répartition et de la violence des averses. La crue de 1993 dispose de données journalières ou horaires suivant les stations. Les crues des années 2000 sont décrites par des données horaires à toutes les stations.

De manière générale, on observe que les crues observées au cours des 40 dernières années ont été générées par des cumuls allant de 150 à 267 mm d’eau sur 1 à 4 jours. Les journées les plus pluvieuses voyaient tomber des lames d’eau de 100 à 180 mm. L’intensité des orages les plus violents a atteint 87 mm/h.

Lors des trois dernières crues, les précipitations étaient réparties en 1 à 3 averses de 6 à 12 heures séparées par des périodes sèches inférieures à 6 heures. Le tableau suivant présente les caractéristiques principales des précipitations au cours des crues de 1972 à 2009.

Les graphiques et tableaux reportés ci-après, issus du rapport de sous-phase 3, permettent d’analyser ces caractéristiques pour chaque crue.



3.3.1.1 Les crues du 11 et 13 octobre 1972

Elles ont été générés par une période pluvieuse prolongée sur 4 jours présentant deux journées particulièrement arrosées les 11 et 13 octobre. La zone centrale est la plus touchée, les cumuls maximums dépassent 200 mm. Précipitation (mm)

Date Pourrières Trets Rousset Aix Cabriès La Fare 10/10/1972 6.5 10.4 11.8 12 9.0 6.2 11/10/1972 72.4 57.3 77.4 97.8 106.0 55.6 12/10/1972 24.2 10.3 4.2 23.6 30.0 25.2 13/10/1972 99.8 49.9 50.8 67.2 42.3 38.4 14/10/1972 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 15/10/1972 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Total des cumuls 202.9 127.9 144.2 200.6 187.3 125.4

Données journalières des précipitations de l’événement de 1972

Cumuls journaliers des précipitations de la crue d' octobre 1972

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

10/10/1972 11/10/1972 12/10/1972 13/10/1972 14/10/1972 15/10/1972

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Pourrières

Trets

Rousset

Aix

Cabriès

La Fare

Histogrammes des cumuls journaliers des précipitations de l'événement de 1972

3.3.1.2 La crue du 3 octobre 1973

Elle est générée par un événement pluvieux très intense qui a frappé l’ensemble du bassin versant au cours de la journée du 2 octobre.

Précipitation (mm) Date Trets Rousset Aix Cabriès La Fare

02/10/1973 159.4 119.7 87.8 172.0 163.5 03/10/1973 0.2 0 0 0 0 04/10/1973 0 0 0 0 0 05/10/1973 0 0 0 0 0 06/10/1973 0 0 0 0 0




3.3.1.3 La crue des 16 et 17 janvier 1978

Les précipitations journalières de la crue de 1978 s’étalent sur une longue période pluvieuse avec des cumuls très importants, notamment sur la partie amont du bassin versant. On note en particulier que les précipitations les plus intenses tombent le troisième jour, sur des sols préalablement humectés par plus de 60 mm d’eau à Rousset et Trets.

Précipitation (mm)

Date Trets Rousset Aix Cabriès La Fare 14/01/1978 40.0 43.4 18.1 17.0 8.1 15/01/1978 22.5 18.0 24.7 23.2 13.9 16/01/1978 167.0 80.1 93.3 75.4 60.1 17/01/1978 33.6 27.5 25.9 12.5 13.6 18/01/1978 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

Total des cumuls 263.1 169.0 162.0 128.1 95.7


3.3.1.4 L’événement du 22 septembre 1993

Il a été étudié à de multiples reprises. Son caractère exceptionnel, avec un débit relevé à St Pons de 250 m³/s, en fait l’une des crues majeures ayant affecté l’Arc dans l’histoire contemporaine. L’ensemble du bassin versant a été touché par un orage principal le 22 septembre de 18h à minuit. L’averse débute en premier sur la partie aval. Quelques heures plus tard, les pluies les plus violentes sont concentrées sur la partie centrale du bassin versant où simultanément de forts cumuls vont s’abattre à Aix-en-Provence, avec 168 mm en 2 heures et à Cabriès avec un cumul de 158 mm. Inhabituellement, les pluies de Mimet restent relativement faibles avec moins de 50 mm en 24 heures pendant la même période. Comme l’évènement de 1973, celui de 1993 concentre l’essentiel de ses précipitations sur une douzaine d’heures.



Hyétogrammes de l'événement du 22 et 23 septembre 1 993

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

10022

/9/9

3 12

:00

22/9

/93

18:0

0

23/9

/93

0:00

23/9

/93

6:00

23/9

/93

12:0

0

23/9

/93

18:0

0

24/9

/93

0:00

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets Rousset Vauvenargues Aix Mimet Cabries La Fare

Hyétogrammes des précipitations de l’événement de septembre 1993

Cumuls des précipitations de l'événement du 22 et 2 3 septembre 1993

0

50

100

150

200

250

22/9

/93

12:0

0

22/9

/93

18:0

0

23/9

/93

0:00

23/9

/93

6:00

23/9

/93

12:0

0

23/9

/93

18:0

0

24/9

/93

0:00

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets Rousset Vauvenargues Aix Mimet Cabries La Fare

Cumul des précipitations lors de l’événement de septembre 1993



3.3.1.5 La crue du 3 décembre 2003

Sur l’ensemble du bassin versant, l’événement de décembre 2003 est constitué de trois principales averses réparties sur un peu plus de 24 heures : la première, de 7h à 11h du matin le 1er décembre, la seconde, la plus intense de 17h à minuit le même jour, et la troisième le lendemain de 4h du matin à midi.

Hyetogrammes de l'événenment de décembre 2003

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

30.0

35.0

40.0

1/12

/03

0:00

1/12

/03

6:00

1/12

/03

12:0

0

1/12

/03

18:0

0

2/12

/03

0:00

2/12

/03

6:00

2/12

/03

12:0

0

2/12

/03

18:0

0

3/12

/03

0:00

3/12

/03

6:00

3/12

/03

12:0

0

3/12

/03

18:0

0

4/12

/03

0:00

4/12

/03

6:00

4/12

/03

12:0

0

4/12

/03

18:0

0

5/12

/03

0:00

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets Meyreuil Aix Vauvenargues Mimet La Fare

Précipitations cumulées de l'événenment de décembre 2003

0.0

20.0

40.0

60.0

80.0

100.0

120.0

140.0

160.0

180.0

200.0

1/12

/03

0:00

1/12

/03

6:00

1/12

/03

12:0

0

1/12

/03

18:0

0

2/12

/03

0:00

2/12

/03

6:00

2/12

/03

12:0

0

2/12

/03

18:0

0

3/12

/03

0:00

3/12

/03

6:00

3/12

/03

12:0

0

3/12

/03

18:0

0

4/12

/03

0:00

4/12

/03

6:00

4/12

/03

12:0

0

4/12

/03

18:0

0

5/12

/03

0:00

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets cumul Meyreuil cumul Aix cumul Vauvenargues cumul Mimet cumul La Fare cumul



La lecture du diagramme de cumul des précipitations permet de comparer l’importance des averses pour chaque station (Figure 10b). Ainsi, la première averse a été importante pour les zones de Mimet et Vauvenargues avec des cumuls respectifs de 37 mm et 32 mm. Par contre, les secteurs d’Aix, de Trets, de Meyreuil et de Vauvenargues ont connu des cumuls nettement moins forts. La seconde averse est, pour la grande majorité des stations, l’événement principal avec plus de 100 mm à Mimet et 70 mm à Aix. Notons que la troisième averse n’est pas négligeable à Aix-en-Provence où ses 40 mm d’eau sur sol saturés ont permis de générer le pic maximal de débit.

3.3.1.6 L’évènement des 14 et 15 décembre 2008

Cet événement au cours duquel l’ensemble du bassin versant est touché se concentre principalement le 14 décembre entre 6 heures du matin et 9h du soir et touche la chaîne de l’Etoile ainsi que dans une moindre mesure Aix-en-Provence et Trets.

Hyétogrammes de l'événement du 13 au 16 décembre 20 08

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

14.00

16.00

18.00

20.00

13/1

2/08

12:

00

13/1

2/08

18:

00

14/

12/0

8 0:

00

14/

12/0

8 6:

00

14/1

2/08

12:

00

14/1

2/08

18:

00

15/

12/0

8 0:

00

15/

12/0

8 6:

00

15/1

2/08

12:

00

15/1

2/08

18:

00

16/

12/0

8 0:

00

16/

12/0

8 6:

00

16/1

2/08

12:

00

16/1

2/08

18:

00

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets Vauvenargues Aix Mimet La Fare

Cumuls des précipitations de l'événement du 13 au 1 6 décembre 2008

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

13/1

2/0

8 1

2:00

13/1

2/0

8 1

8:00

14/1

2/0

8 0

:00

14/1

2/0

8 6

:00

14/1

2/0

8 1

2:00

14/1

2/0

8 1

8:00

15/1

2/0

8 0

:00

15/1

2/0

8 6

:00

15/1

2/0

8 1

2:00

15/1

2/0

8 1

8:00

16/1

2/0

8 0

:00

16/1

2/0

8 6

:00

16/1

2/0

8 1

2:00

16/1

2/0

8 1

8:00

17/1

2/0

8 0

:00

Date

Pré

cipi

tatio

n (m

m)

Trets Vauvenargues Aix Mimet La Fare

Une seconde averse moins intense et moins volumineuse intervient 18 heures après la fin de la première.



3.3.2 Les débi ts

3.3.2.1 Les crues du 11 et 13 octobre 1972

Seules les stations de Pourrières, Meyreuil et Saint-Pons sont disponibles à cette date. Les débits exceptionnellement forts à la première station, ne sont pas remarquables au centre et à l’aval du bassin versant. L’importance du débit à Pourrières est lié aux précipitations intenses de 98 mm reçues par le bassin versant amont préalablement saturé par 3 jours consécutifs de pluies (ces 3 jours antérieurs totalisant pour leur part 103 mm).

Hydrogrammes de la crue d'octobre 1972

0

25

50

75

100

125

150

175

10/1

0/19

72 1

2:00

10/1

1/19

72 0

:00

10/1

1/19

72 1

2:00

10/1

2/19

72 0

:00

10/1

2/19

72 1

2:00

10/1

3/19

72 0

:00

10/1

3/19

72 1

2:00

10/1

4/19

72 0

:00

10/1

4/19

72 1

2:00

10/1

5/19

72 0

:00

10/1

5/19

72 1

2:00

10/1

6/19

72 0

:00

10/1

6/19

72 1

2:00

Date

Déb

it (m

3/s)

Pourrières Meyreuil St Pons

On remarque à Saint-Pons le premier et le second pic de crue liés aux apports pluviométriques de la région d’Aix et de Cabriès. Les débits générés en amont arrivent ultérieurement et constituent le troisième pic de crue.

3.3.2.2 La crue du 3 octobre 1973

Les débits atteints ne sont pas extrêmement importants. L’intérêt de l’étude de cette crue réside dans le fait que les précipitations concernées (de l’ordre de 150 mm) semblent s’être abattues sur les bassins versants amont, sud et aval en une douzaine d’heures seulement.

On constate que ces précipitations importantes n’intervenant pas à la suite d’une période préalable de saturation des sols, ne provoquent pas les mêmes effets que la crue de 1972 à Pourrières, ou que la crue de 1978 pour la moitié amont du bassin versant.

La donnée brute provenant de la station de Saint-Pons indique des débits atteignant 225 m3/s, extrêmement décalés dans le temps (48 heures environ). Il semble que ces mesures reflètent un disfonctionnement de cette station. La présente étude s’accorde avec celle de 1977 réalisée par le CERIC, ancien service de la DIREN, et corrigeant cet hydrogramme, comme présenté ci-dessous en bleu clair.



Hydrogrammes de la crue d'octobre 1973

0

25

50

75

100

125

15010

/2/1

973

0:00

10/3

/197

30:

00

10/4

/197

30:

00

10/5

/197

30:

00

10/6

/197

30:

00

10/7

/197

30:

00

Date

Déb

it (m

3/s)

Station de Pourrières Station de Pont de Bayeux St Pons-Modif ié CERIC

3.3.2.3 La crue des 16 et 17 janvier 1978

La crue de 1978, si elle n’est pas exceptionnelle au droit de Pourrières, est probablement la plus importante des 4 dernières décennies pour les parties centrales et aval du bassin versant de l’Arc. L’essentiel des débits est généré entre Pourrières et Meyreuil, lors d’une averse violente sur des terrains préalablement saturés.

Hydrogrammes de la crue de janvier 1978

0

50

100

150

200

250

300

1/13

/197

8 18

:00

1/14

/197

8 0:

00

1/14

/197

8 6:

00

1/14

/197

8 12

:00

1/14

/197

8 18

:00

1/15

/197

8 0:

00

1/15

/197

8 6:

00

1/15

/197

8 12

:00

1/15

/197

8 18

:00

1/16

/197

8 0:

00

1/16

/197

8 6:

00

1/16

/197

8 12

:00

1/16

/197

8 18

:00

1/17

/197

8 0:

00

1/17

/197

8 6:

00

1/17

/197

8 12

:00

1/17

/197

8 18

:00

1/18

/197

8 0:

00

1/18

/197

8 6:

00

1/18

/197

8 12

:00

1/18

/197

8 18

:00

1/19

/197

8 0:

00

1/19

/197

8 6:

00

1/19

/197

8 12

:00

1/19

/197

8 18

:00

1/20

/197

8 0:

00

1/20

/197

8 6:

00

1/20

/197

8 12

:00

1/20

/197

8 18

:00

1/21

/197

8 0:

00

Date

Déb

it (m

3/s)

Station de Pourrières

Station de Pont de Bayeux (Meyreuil)

Station de St Pons



On remarque sur les hydrogrammes présentés ci-dessus la grande régularité des temps de transfert décalant les différents pics de crue d’une station à l’autre. L’augmentation brusque du débit à Pont de Bayeux est liée soit à une débâcle, soit à un dysfonctionnement temporaire du capteur.

3.3.2.4 L’événement du 22 septembre 1993

A l’image des précipitations, les débits en amont du bassin versant ne sont pas remarquables. A Pont de Bayeux, les données sont manquantes, seule l’information ponctuelle représenté par un carré dans le graphique ci-dessous n’a pu être récoltée.

La genèse de la crue se fait au droit des zones urbaines que constituent Aix-en-Provence, Gardanne, Cabriès, violemment arrosées le 22 de 22h à minuit. Le débit atteint 263 m3/s à Saint-Pons à 1h30 du matin le 23 septembre.

La partie aval du bassin versant reçoit ses précipitations avant les autres sous-bassins versants, et en a déjà évacué une partie avant l’arrivée du pic de crue. L’atténuation de l’onde de crue est importante le long de ce tronçon peu pentu, présentant des méandres et de larges champs d’expansion. Le débit à Berre est de 20 % inférieur à celui de Saint-Pons.

Hydrogramme de la crue du mois de septembre 1993

0

50

100

150

200

250

300

9/22

/199

3 19

:12

9/23

/199

3 0:

00

9/23

/199

3 4:

48

9/23

/199

3 9:

36

9/23

/199

3 14

:24

9/23

/199

3 19

:12

9/24

/199

3 0:

00

9/24

/199

3 4:

48

9/24

/199

3 9:

36

9/24

/199

3 14

:24

9/24

/199

3 19

:12

9/25

/199

3 0:

00

Date

Déb

it (m

3/s)

Station de Pourrières Station de St Pons Station de Berre-l'étang - MauranBerre-l'étang - St Estève La Luynes - St-Jean de Malte Meyreuil



3.3.2.5 La crue du 3 décembre 2003

Hydrogrammes de la crue du mois de décembre 2003

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

20011

/30/

2003

0:0

0

11/3

0/20

03 6

:00

11/3

0/20

03 1

2:00

11/3

0/20

03 1

8:00

12/1

/200

3 0:

00

12/1

/200

3 6:

00

12/1

/200

3 12

:00

12/1

/200

3 18

:00

12/2

/200

3 0:

00

12/2

/200

3 6:

00

12/2

/200

3 12

:00

12/2

/200

3 18

:00

12/3

/200

3 0:

00

12/3

/200

3 6:

00

12/3

/200

3 12

:00

12/3

/200

3 18

:00

12/4

/200

3 0:

00

12/4

/200

3 6:

00

12/4

/200

3 12

:00

12/4

/200

3 18

:00

12/5

/200

3 0:

00

12/5

/200

3 6:

00

12/5

/200

3 12

:00

12/5

/200

3 18

:00

12/6

/200

3 0:

00

12/6

/200

3 6:

00

12/6

/200

3 12

:00

Date

Déb

it (m

3/s)

Pourrières Meyreuil Roquefavour Berre-l'étang - St Estève La Luynes - La Pioline

Les précipitations s’étant concentrées sur la partie centrale du bassin versant, Aix-en-Provence et Mimet, il est logique que les débits à Pourrières et Pont de Bayeux ne soient pas comparables avec les crues de 1972 et 1978.

Au droit de Saint-Pons où la crue est maximale, on constate que la première averse n’est pas répercutée ce qui signale que la capacité d’interception moyenne n’a pas été atteinte. La seconde étant d’une intensité forte et intervenant sur sol partiellement saturé donne lieu à un pic de crue de 160 m3/s. La troisième averse, d’intensité moindre mais atteignant un sol cette fois totalement saturé donne lieu au pic principal de débit. Le troisième pic observé ici constitue le transfert de l’onde de crue provenant de la partie amont du bassin de l’Arc.

3.3.2.6 L’évènement des 14 et 15 décembre 2008

L’amont du bassin versant reçoit lors de la première averse moins de 100 mm d’eau avec des intensités relativement faibles ce qui explique un débit relativement faible à Pourrières.

Avec près de 100 m3/s à la station de Pont de Bayeux, le débit à la sortie de la partie amont du bassin versant est pour sa part relativement important et traduit les apports du versant nord de la chaîne de l’Etoile, beaucoup plus intensément arrosé, par le biais du Grand Vallat de Fuveau.

Les débits générés au sein de la partie centrale du bassin de l’Arc arrivent légèrement en avance par rapport à ceux provenant de l’amont, ce qui produit cette forme en plateau de l’hydrogramme de Roquefavour.

La présente étude remet en doute les valeurs affichées pour la station de Berre pour des raisons détaillées au sein du rapport de sous-phase 3 au chapitre 4. Un débit à Berre de 180 à 230 m3/s paraît plus vraisemblable. Les services de la DIREN contactés indiquent que la mesure faite dans des conditions difficiles peut-être biaisée.



Hydrogrammes de la crue de décembre 2008

0

50

100

150

200

250

300

35012

/13

/200

8 1

2:0

0

12/1

3/2

008

18:

00

12/

14/

200

8 0

:00

12/

14/

200

8 6

:00

12/1

4/2

008

12:

00

12/1

4/2

008

18:

00

12/

15/

200

8 0

:00

12/

15/

200

8 6

:00

12/1

5/2

008

12:

00

12/1

5/2

008

18:

00

12/

16/

200

8 0

:00

12/

16/

200

8 6

:00

12/1

6/2

008

12:

00

12/1

6/2

008

18:

00

12/

17/

200

8 0

:00

12/

17/

200

8 6

:00

12/1

7/2

008

12:

00

12/1

7/2

008

18:

00

12/

18/

200

8 0

:00

Date

Déb

it (m

3/s)

Pourrières Pont de Bayeux Roquefavour Berre-l'étang - St Estève La Luynes - La Pioline

3.3.3 Les temps de montée

Le temps de montée de la crue correspond au décalage entre le pic de débits et le pic de crue. Il est possible d’estimer ce dernier à partir des hydrogrammes et hyétogrammes mesurés aux stations lorsque ces derniers sont au pas de temps horaire. Selon la forme des hyétogrammes et des hydrogrammes, les pics de débits ou de précipitations sont plus ou moins marqués. Lorsque la lecture d’une valeur précise fait l’objet d’une incertitude, une gamme de valeurs est retenue. Lorsque les données manquent, sont au pas de temps journalier ou lorsque le pic de crue n’est pas marqué, aucune valeur ne peut être déduite.

Le tableau suivant regroupe les temps de concentrations déduits de la lecture des données mesurées.

Il s’est donc écoulé en moyenne 4h20 entre le pic des précipitations et le pic de crue à Pourrières.

A Roquefavour, la situation varie selon que le débit est généré en amont du bassin versant ou dans sa partie intermédiaire. Ainsi, la crue de 1993 provient de précipitations record à Aix-en-Provence qui se répercutent à Roquefavour en 2h30. Le pic de crue de 2003 observé à Roquefavour provient de la partie amont du bassin versant ainsi que des sommets de la chaîne de l’étoile et est observé approximativement 6h20 après le pic de précipitations. En 2008, les précipitations relativement équitablement réparties sur le bassin versant produisent un pic de crue à Roquefavour se prolongeant 2h30 à 6h40 après le pic de précipitations.

Les débits générés par une précipitation intense sur le bassin de la Luynes atteignent la Pioline en moyenne 3h20 après le pic de précipitations.



Les temps de montée utilisés dans le cadre de la modélisation pour chacun des 22 sous-bassins versants sont présentés dans le rapport de sous-phase 3. Les cartes synthétiques de propagation des crues historiques présentées au chapitre 3.3.5 du présent rapport permettent également de déduire les temps de montée à chaque nœud de calcul du modèle.

3.3.4 Les temps de transfert

Le temps de propagation de l’onde de crue le long de l’Arc entre deux stations de mesure de débits est possible dès lors que l’hydrogramme aux deux stations est précis. Le tableau suivant retrace les temps de transfert directement calculés à partir des mesures.

Crues

stations 1972 1973 1978 1993 2003 2008

De Pourrières à Pont de Bayeux 6h à 9h20 9h20 6h à 7h30 6h30 5h30 De Pont de Bayeux à Saint Pons 3h15 6h20 à 9h De Pont de Bayeux à Roquefavour 3h15 4h10

De Roquefavour à Berre 5h50 6h à 7h20 5h20

On rappelle que l’hydrogramme de Saint-Pons en 1993 est incomplet ce qui engendre ce manque de données sur la colonne correspondante

L’onde de crue met de l’ordre de 6h30 pour parcourir les 24 km séparant Pourrières de Pont de Bayeux. En cas d’encombrement du lit et d’embâcles, ce délai peut dépasser les 9 heures. La vitesse correspondante est de 1 à 1.5 m/s soit 3.6 à 5.4 km/h. Notons que la vitesse de propagation de l’onde n’est pas nécessairement égale à la vitesse d’écoulement.

Entre Pont de Bayeux et Saint Pons ou Roquefavour, la propagation est plus rapide, avec près de 2m/s soit 7.15 km/h. La pente y est plus importante, les possibilités d’étalement et de ralentissement absentes dans la première partie (gorges) et les aménagements (digues, recalibrages, rectifications, remblaiements) sont nombreux dans la seconde moitié du trajet. On note que lors de la crue de 1978 l’onde de crue s’est propagée beaucoup plus lentement, ce qui peut être attribué aux nombreux embâcles signalés dans la recherche historique.

6h en moyenne sont nécessaires pour que l’onde de crue de Roquefavour arrive à Berre.

3.3.5 Carte synthétique de genèse des crues

Pour chacune des crues présentées ci-avant, les précipitations ont été injectées dans le modèle, lequel produit en sortie des hydrogrammes à chaque nœud de calcul. La comparaison des hydrogrammes fournis par le modèle avec ceux effectivement mesurés aux stations permet le calage de la modélisation. Pour ce faire, les paramètres de celui-ci sont affinés et adaptés aux conditions particulières d’écoulement. Une fois validée, l’analyse du modèle permet la compréhension de la genèse des différentes ondes de crues observées. Le détail de ces étapes est fourni et expliqué au sein du rapport de sous-phase 3.

Les cartes synthétiques présentées ci-après reprennent en chaque nœud de calcul les débits et horaires de passage des pics de crue. Les stations de mesure permettant le calage sont indiquées en vert.















3.3.6 Analyse du bassin par la méthode de l ’hydrogramme uni tai re Cette méthodologie consiste en l’analyse de la réponse des différentes parties composant le modèle lorsqu’on y injecte une pluie intense répartie sur un temps choisi très inférieur au temps de montée de crue de chacun des sous-bassins. Cette pluie intervient de façon simultanée sur l’ensemble du bassin versant.

Suite à la modélisation de ces 6 évènements, une moyenne des paramètres de calage a été effectuée puis intégrée au modèle pour permettre de simuler la réponse du bassin de l’Arc à des précipitations dans des conditions dites « moyennes ». Les caractéristiques du modèle pour chaque crue historique sont reportées en annexe 5. Les caractéristiques retenues pour cette analyse sont présentées ci-dessous.

Bassin versant

Temps de montée (min) Interception (mm) Incertitude lag time

(min) Incertitude

Interception (mm) 1 301 70 de 0 à 90 2 428 64 3 237 50 4 315 60 200 à 400 5 284 46 6 173 46 7 292 57 8 137 87 9 67 90 10 82 55 11 230 64 de 0 à 65 13 230 36 de 0 à 60 14 300 32 180 à 430 de 0 à 60 15 210 73 16 120 55 120 à 480 de 10 à 80 17 260 50 18 220 50 19 167 58 20 60 60 40 à 60 21 195 42 de 31 à 90 12a 200 66 de 0 à 87 12b 210 45 de 0 à 45

En entrée du modèle, un hyétogramme spécifique représentant une averse unique, intense et courte répartie uniformément sur tout le bassin versant a été injectée. La carte synthétique suivante présente le résultat de cette modélisation. La pluie de 120 mm intervient sur un temps d’une demi-heure à 00h00 le jour 1.



Figure 6 : Carte de réponse du bassin versant pour une pluie unitaire de 120 mm en 30 minutes



3.3.7 Les di fférents types de crues attendues S’il est clair que chaque évènement météorologique est particulier et engendrera une crue unique, il est possible de déduire de la présente étude 3 principaux types de crues pouvant causer des dégâts sur le bassin de l’Arc. 1) Genèse dans la partie centrale du bassin versant. La précipitation orageuse est centrée sur la partie intermédiaire du bassin versant. Touchant les zones urbaines et péri-urbaines, elle engendre la genèse rapide de débits pouvant dépasser les 200m3/s au niveau de Saint-Pons. Les crues de décembre 2003 et septembre 1993 sont de ce type. La lame d’eau interceptée en début d’averse sur sol sec est comprise entre 30 et 60 mm.

2) Genèse de crue dans la partie amont. La précipitation intense est centrée sur l’amont du bassin versant, et intervient à la suite d’une période pluvieuse préalable. Après saturation de la porosité de sol et de fracture, et d’une probable portion des réseaux karstiques les plus réduits, l’ensemble des eaux précipitées participe au ruissellement et au gonflement du cours d’eau. La crue de 1978 constitue le meilleur exemple. On y relève plus de 265 m3/s à Pont de Bayeux (Meyreuil). La lame d’eau interceptée en début d’averse sur sol sec est variable, mais supérieure aux valeurs observées pour le bassin intermédiaire. La moyenne se situe entre 60 et 70 mm. L’évènement de 1972, au cours duquel ont été enregistrés des débits record à Pourrières, montre que le débit n’a pas marqué d’augmentation remarquable au cours des 3 premiers jours qui totalisent pourtant 100 mm de précipitations. 3) Crues de genèse mixte.

Les précipitations sont réparties sur l’ensemble du bassin versant. Les crues de 1972, 1973 et 2008 entrent dans cette catégorie. Les débits à Pont de Bayeux atteignent ou dépassent les 100 m3/s et sont pratiquement doublés à l’aval du bassin intermédiaire, même en absence de concomitance des pics de crue. Entre Roquefavour et Berre, l’onde de crue s’étale, les débits peuvent augmenter légèrement si la zone de Berre est très arrosée. Notons que la configuration du bassin aval, et les dimensions du chenal d’écoulement de l’Arc le traversant impliquent qu’un évènement météorologique centré sur cette partie n’engendrerait pas de débordements notables du cours d’eau. Les dégâts liés aux ruissellements et aux crues des affluents seraient par contre à prendre en considération.

3.3.8 L’évènement péjorant

Les crues étudiées ici sont produites en amont, en aval ou sur l’ensemble du bassin versant. Cependant, aucune d’entre elles ne présente de concomitance entre l’onde de crue provenant de l’amont et celle produite sur la partie intermédiaire, urbaine et périurbaine du bassin versant. Cette concomitance est pourtant réalisable en cas d’averse orageuse se déplaçant d’est en ouest et traversant le bassin versant en environ 12h. Notons que l’importance de l’évènement ne change pas fondamentalement si la partie aval est moins affectée par les pluies. Le schéma page suivante présente de façon simplifiée un tel scénario.



0h à 3h : Des précipitations intenses affectent l’amont du bassin de l’Arc. (ordre de grandeur : 100 à 200 mm en quelques heures).

3h à 6h : L’orage atteint l’est de la Sainte Victoire et le nord puis l’ouest de la

chaîne de l’Etoile

6h à 9h : La région urbaine et péri-urbaine d’Aix est touchée par les pluies

4h à 6h : Les inondations ont lieu au pied des reliefs sur l’arc et ses affluents.

(ex. : Trets, Pourrières)

8h à 10h : L’Onde de crue générée en amont atteint Meyreuil.

Dans deux heures, elle atteindra Aix et la Pioline,

Ordre de grandeur : 200 à 300 m3/s

10h à 12h : L’onde de crue générée à l’amont arrive en même temps que celle genérée par la

zone intermédiaire du bassin versant.

Ordre de grandeur : supérieur à 350 m3/s

15h à 17h : L’onde de crue atteint Berre, son

débit a varié au maximum de 20%, suivant l’averse reçue

sur l’aval

La durée de submersion est par contre supérieure.

9h à 12h : Les averses touchent habituellement moins violemment l’aval du

bassin versant

Jour J : crue

Un évènement orageux de 12 heures se déplaçant d’Est en Ouest

Les débits provenant de l’amont et du centre du bassin sont concomitants

J-3 à J-1 : Saturation préalable des sols : au cours des jours précédant l’orage, 60 à 80 mm de pluie s’abattent sur l’ensemble du bassin versant



On soulignera enfin que le cas présenté ici est péjorant pour les tronçons de l’Arc allant d’Aix-en-Provence à l’étang de Berre.

Les précipitations réparties dans le temps et l’espace comme celles de 1978, mais d’intensité pouvant être supérieure constituent les scénarios péjorants pour l’Arc sur sa traversée du bassin versant amont.

3.4 Pré-analyse des paramètres d’écoulement en crue du bassin versant en vue de la création d’un réseau de sentinel les

Le tableau présenté page suivante regroupe les informations déduites de l’étude en matière de temps de montée de crue et temps de propagation de l’onde de crue entre les principales stations de mesures de débits situées sur le bassin versant, et ce pour chacune des 6 crues étudiées. Les débits maximums et cumuls de précipitations ont été ajoutés ainsi que les principales caractéristiques météorologiques des crues.

La dernière colonne regroupe les paramètres péjorants observés afin d’appuyer la conception future, par le maître d’ouvrage, d’un réseau de sentinelles (stations de mesures destinées au déclenchement d’alertes).





4 CONCLUSION

L’étude historique permet de mettre en évidence l’importance et la constance des inondations de l’Arc et de ses affluents au cours des 5 derniers siècles et souligne l’augmentation de la fréquence de celles-ci au fur et à mesure que les enjeux exposés se densifient. Une chronologie fournie et des fiches de crues sont mises à disposition des utilisateurs futurs. L’analyse bibliographique montre l’intérêt qu’ont porté l’administration et la communauté scientifique aux crues de l’Arc sur certains tronçons à enjeu et la variabilité des hypothèses et des résultats fournis au cours des 30 dernières années. Une base de données de ces résultats est livrée au maître d’ouvrage afin de faciliter les recherches et analyses futures. L’analyse des crues historiques par le biais d’un modèle hydrologique permet de comprendre les différentes composantes des pluies et débits observées et d’améliorer la compréhension globale du bassin versant. Le modèle hydrologique créé et affiné au cours des différentes étapes de calage présente des résultats cohérents tant en matière de débits de pointe, volumes de crue et temps de montée et de transfert. Il met en évidence un fonctionnement multimodal de l’Arc, variant suivant la partie affectée par les précipitations. Les sous parties amont (jusqu’à Meyreuil) et intermédiaire (de Meyreuil à Roquefavour) produisent les principaux pics de crue, et ce à la suite d’évènements de nature différente. L’interception joue notamment un rôle modérateur primordial à l’amont du bassin et moindre à l’aval où l’urbanisation a facilité les ruissellements, ce qui prouve, si besoin est, l’importance de la maîtrise de l’imperméabilisation des sols. Les zones urbaines dans la partie intermédiaire du bassin de l’Arc vont produire rapidement des pointes de crue importantes. La rapidité de leurs temps de concentration et la faiblesse de la lame d’eau interceptée est à mettre en relation avec l’importance de l’urbanisation. Enfin, la morphologie de la plaine dans la partie aval du bassin versant après les gorges de Roquefavour, favorise l’étalement et l’amortissement des crues. L’absence d’affluents importants dans ce secteur, limite les apports latéraux. Il s’agit d’une zone de propagation de la crue et non de genèse des débits.

Documents

Syndicat d’Aménagement du Bassin de l’Arc