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09MEN002_IndD
Septembre
2011
Zonage du risque inondation
sur la commune
d’Arpaillargues et Aureilhac
PHASE 2 : DÉFINITION DU
RISQUE STATISTIQUE
SIÈGE SOCIAL
PARC DE L'ILE - 15/27 RUE DU PORT
92022 NANTERRE CEDEX
Agence d’Aix en Provence, 30, Av. Malacrida, 13100 Aix en Provence
Commune d’Arpaillargues et d’Aureilhac
Étude de détermination de l’aléa inondation sur les Seynes
TABLE DES MATIÈRES
1 Préambule.................................................................................................................9
1.1
Objectif de l’étude ...............................................................................................9
1.2
Méthodologie utilisée ........................................................................................10
1.3
Données sources ................................................................................................11
2 Contexte hydrographique .....................................................................................13
2.1
Contexte général................................................................................................13
2.2
Contexte local....................................................................................................13
2.2.1 Les Seynes .............................................................................................13
2.2.2 Le ruisseau de Font de Clarette .............................................................21
3 Étude hydrologique................................................................................................22
3.1
Caractéristiques des bassins versants ................................................................22
3.2
Estimation du coefficient de ruissellement des bassins versants ......................25
3.3
Estimation des temps caractéristiques des bassins versants ..............................26
3.3.1 Temps de concentration.........................................................................26
3.3.2 Temps de réponse ..................................................................................27
3.3.3 Durées caractéristiques de crue .............................................................28
3.3.3.1 Durée de SOCOSE (D Socose) ..................................................................... 28
3.3.3.2 Durée caractéristique de crue proposée par le SPC Grand Delta (D spc_gd) 29
3.3.3.3 Résultats ........................................................................................................ 29
3.4
Pluviométrie de référence..................................................................................30
3.4.1 Pluviométrie statistique .........................................................................30
3.4.1.1
3.4.1.2
3.4.1.3
3.4.1.4
Stations pluviométriques ............................................................................... 30
Données SHYREG ........................................................................................ 31
Choix de la pluviométrie de référence........................................................... 32
Construction des pluies de projet................................................................... 35
3.4.2 Pluviométrie de l’événement des 8 et 9 septembre 2002 ......................37
3.5
Estimation des débits de crue ............................................................................39
3.5.1 Crue historique du 9 septembre 2002 ....................................................39
3.5.2 Crues statistiques ...................................................................................40
Safege
Agence d’Aix en Provence – Service Environnement
09MEN002_Arpaillargues_Aureilhac_PHASE2_IndD.doc
Olivier BALIEU
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3.5.2.1 Estimation du débit de pointe décennal QIX10 .............................................. 40
3.5.2.2 Estimation du débit de pointe centennal QIX100 ............................................ 42
3.5.2.3 Comparaison des résultats obtenus avec les études hydrologiques existantes44
3.6
Choix du débit de référence...............................................................................45
4 Construction du modèle hydraulique ..................................................................46
4.1
Données topographiques ...................................................................................46
4.1.1 Levers topographiques réalisés dans le cadre de l’étude SIEE 1999 ....46
4.1.2 Campagne topographique réalisée dans le cadre de cette étude............47
4.2
Construction du modèle hydraulique ................................................................49
4.2.1 Architecture du modèle .........................................................................49
4.2.2 Débits injectés .......................................................................................49
4.2.3 Conditions aval ......................................................................................50
4.2.4 Choix des coefficients de rugosité.........................................................50
4.3
Calage du modèle sur la crue de septembre 2002 .............................................51
4.3.1 Données des Plus Hautes Eaux atteintes en septembre 2002 ................51
4.3.2 Comparaison avec les cotes calculées du modèle .................................52
5 Détermination de l’aléa inondation pour la crue de référence..........................54
5.1
Cote des plus hautes eaux estimées pour la crue centennale.............................54
5.1.1 Les Seynes .............................................................................................54
5.1.2 Le ruisseau de Font de Clarette .............................................................57
5.2
Safege
Délimitation de l’emprise de la zone inondable ................................................60
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TABLE DES ILLUSTRATIONS
Figures
Figure 1 : Contexte hydrographique .......................................................................... 14
Figure 2 : Bassins versants des Seynes et affluents ................................................... 24
Figure 3 : Localisation des stations pluviométriques Météofrance et SPC ............... 30
Figure 4 : Localisation des stations pluviométriques retenues et des points de calcul
SHYREG
....................................................................................................... 32
Figure 5 : Pluies de période de retour 10 ans calculées à Nîmes et Belvezet ............ 33
Figure 6 : Pluies de période de retour 100 ans calculées à Nîmes et Belvezet .......... 34
Figure 7 : Coefficients de Montana de Nîmes Courbessac........................................ 35
Figure 8 : Pluies de projet 10 et 100 ans.................................................................... 36
Figure 9 : Pluviométrie enregistrée lors de l’événement des 8 et 9 septembre 2002 37
Figure 10 : Implantation des profils en travers et levers d’ouvrages......................... 48
Figure 11 : Architecture du modèle ........................................................................... 50
Figure 12 : Localisation des PHE relevées après la crue de septembre 2002............ 51
Figure 13 : Carte des zones inondées lors de la crue de septembre 2002 – résultats du
modèle hydraulique.................................................................................................... 53
Figure 14 : Ligne d’eau calculée sur les Seynes ........................................................ 55
Figure 15 : Lignes d’eau au droit du rétablissement des Seynes sous la RD 982. .... 56
Figure 16 : Lignes d’eau au droit du rétablissement des Seynes sous la RD 22. ...... 56
Figure 17 : Ligne d’eau calculée sur le ruisseau de Font de Clarette ........................ 57
Figure 18 : Lignes d’eau sur le ruisseau de Font de Clarette, au droit du camping (paff_3)
....................................................................................................... 58
Figure 19 : Lignes d’eau sur le ruisseau de Font de Clarette, au droit du fi1000 à
l’aval du camping (p-aff_2) ....................................................................................... 58
Safege
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Figure 20 : Fonctionnement hydraulique du ruisseau du Font de Clarette à son
....................................................................................................... 59
extrémité aval
Figure 21 : Carte de l’aléa inondation pour la crue centennale sur la commune de
Arpaillargues et Aureilhac ......................................................................................... 61
Figure 22 : Comparaison de l’aléa inondation obtenue par modélisation hydraulique
pour la crue 100 ans avec l’emprise des zones inondables obtenue par la méthode
hydrogéomorphologique (ATLAS AZI DIREN Languedoc Roussillon).................. 62
Safege
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Tableaux
Tableau 1 : Caractéristiques des bassins versants...................................................... 23
Tableau 2 : Estimation de la rétention initiale des bassins versants pour une pluie
centennale
....................................................................................................... 25
Tableau 3 : Estimation du coefficient de ruissellement 100 ans des bassins versants25
Tableau 4 : Méthodes utilisées pour le calcul du temps de concentration................. 27
Tableau 5 : Estimations des temps de concentration des bassins versants ................ 27
Tableau 6 : Méthodes utilisées pour le calcul du temps de réponse .......................... 27
Tableau 7 : Estimation des durées caractéristiques de crue....................................... 29
Tableau 8 : Données pluviométriques statistiques calculées à Nîmes et Belvezet.... 33
Tableau 9 : Estimation des débits de pointe de la crue de septembre 2002............... 39
Tableau 10 : Estimation des débits de pointe décennaux .......................................... 41
Tableau 11 : Estimation des débits de pointe centennaux ......................................... 43
Tableau 12 : Comparaison avec l’étude de l’hydrologie des Gardons, ISL, 2005 .... 44
Tableau 13 : Débits de calage et de référence retenus ............................................... 45
Tableau 14 : Débits injectés aux branches du modèle hydraulique ........................... 49
Tableau 15 : Choix des coefficients de rugosité ........................................................ 50
Tableau 16 : Description des CPHE relevées en septembre 2002 ............................. 51
Tableau 17 : Résultats du calage sur la crue de septembre 2002............................... 52
Tableau 18 : Cotes des plus hautes calculées par profil sur les Seynes..................... 54
Tableau 19 : Cotes des plus hautes calculées par profil sur le ruisseau de Font de
Clarette
....................................................................................................... 57
Safege
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TABLE DES ANNEXES
Annexe 1 Méthode Crupedix
Annexe 2 Méthode SOCOSE
Annexe 3 Méthode du double reservoir linéaire
Annexe 4 Méthode rationnelle
Annexe 5 Méthode des experts
Annexe 6 Méthode de Bressand Golossov
Annexe 7 Méthode du Gradex
Annexe 8 Méthode du Gradex SPC
Annexe 9 REcueil des données des plus hautes eaux 09/09/02
Annexe 10 Résultats par profils de la modélisation de la crue 100 ans
Safege
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1
Préambule
1.1
Objectif de l’étude
La commune d’Arpaillargues et Aureilhac, qui est inscrite dans le bassin versant du
Gardon, est comprise dans le périmètre du plan de prévention des Risques naturels
ALZON-SEYNES; prescrit le 17 septembre 2002.
Ce PPR n’a pas encore été approuvé. La commune d’Arpaillargues et Aureilhac doit
néanmoins mentionner le risque inondation dans le cadre de l’élaboration de son Plan
d’Urbanisme Local, et définir dans le règlement des zones concernées des mesures
appropriées pour ne pas augmenter la population soumises aux aléas les plus forts, et
sauvegarder l’écoulement et l’expansion des crues.
Toutes les emprises inondables des cours d’eau doivent donc être reportées sur les
documents graphiques du PLU. Une attention particulière doit être portée aux zones
urbanisées et urbanisables traversées par les Seynes et affluents.
Différents éléments existent pour préciser l’aléa inondation sur le territoire
communal :
•
Étude hydraulique « détermination des zones inondables des Seynes »
réalisée par SIEE en novembre 1999, ne couvrant que le centre de la
commune ;
•
Relevés des plus hautes eaux de la crue du 9 septembre 2002 ;
•
Études hydrogéomorphologiques de février 2003, réalisées par CAREX
Environnement
Cette dernière approche avait initialement été proposée pour la connaissance de
l’aléa inondation sur la commune et son intégration dans le PLU en cours
d’élaboration.
Toutefois, la commune d’Arpaillargues et Aureilhac a souhaité affiner la
connaissance de l’aléa inondation par une autre approche, en raison :
Safege
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•
d’une part, de l’extension des zones inondables définies par l’approche
hydrogéomorphologique, bien plus étendues que la zone inondée lors de la
crue exceptionnelle de septembre 2002
•
d’autre part, de l’apparente fiabilité de l’étude par modélisation hydraulique
menée en 1999, qui a restitué assez fidèlement a priori la zone inondée par la
crue de septembre 2002
Au vu de ces éléments, la commune a décidé d’engager une étude de définition de
l’aléa inondation par modélisation hydraulique, sur la base de la campagne
topographique (profils en travers et ouvrages) réalisée en 1999, et de compléments
topographiques dans les secteurs à enjeux non modélisés :
•
lotissement en rive gauche des Seynes en amont du pont de la RD982,
•
habitats isolés en limite Nord de la commune, en rive gauche des Seynes ;
•
camping en rive gauche de l’affluent des Seynes, le ruisseau de Font de
Clarette
L’étude de définition de l’aléa devra permettre, à terme, de procéder à la réalisation
du PPRI.
1.2
Méthodologie utilisée
La méthodologie utilisée pour la définition de l’aléa est conforme « Cahier des
charges type du Zonage du Risque Inondation à l’échelle communale et intégration
dans les documents d’urbanisme », rédigé par le groupe d’échange risque inondation
(Conseil Général du Gard, région Languedoc Roussillon, DISE du Gard). La
caractérisation de l’aléa par modélisation hydraulique est basée sur la méthodologie
décrit aux points 2.2.1. à 2.2.4 du document précédemment mentionné.
Les étapes ont été les suivantes :
1. Synthèse bibliographique : collecte de l’ensemble des données et études
existantes relatives à l’hydrologie et l’hydraulique de la zone d’étude (voir
chapitre 1.3 Données sources)
2. Visite de terrain et observation de la morphologie du réseau
hydrographique et de la plaine inondable
3. Analyse hydrologique : détermination des débits de la crue historique et des
crues statistiques, choix du débit de la crue de référence
4. Réalisation d’une campagne topographique complémentaire aux données
existantes : levé de profils en travers et d’ouvrage
5. Modélisation hydraulique
Safege
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Le présent document présente les phases 1 à 3 de l’étude hydraulique : synthèse
bibliographique, description du fonctionnement du bassin versant, , étude
hydrologique.
1.3
Données sources
L’étude s’est appuyée sur les données suivantes :
Nom du
document
Source
Détermination des
Commune d’Arpaillargueszones inondables
et-Aureilhac
des Seynes
Auteur
Date
Commentai
res
SIEE
Nov
1999
10 Profils
en travers
des Seynes
Stratégis
DDE30 Service
d’Annonce des
Crues
Recueil des données des
plus hautes eaux
09/09/2002
SCP Richer
2002
SAGR_AME
DIREN
Languedoc
Roussillon
Safege
Inventaire cartographique
des dégâts de crue du Gard
et du Vaucluse des 8 et 9
septembre 2002, bassin
versant des Gardons
DIREN
Languedoc
Roussillon
Juin
2003
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DIREN
Languedoc
Roussillon
Atlas des zones inondables
du bassin versant des
Gardons, méthode
hydrogéomorphologique
Carex
Févr
Environnement 2003
SMAGE des
Gardons
Hydrologie du bassin
versant des Gardons
ISL
Aout
2005
Conseil Général
du Gard, Région
Languedoc
Roussillon, DISE
du Gard
Cahier des charges type du
Zonage du Risque
Inondation à l’échelle
communale et intégration
dans les documents
d’urbanisme
Groupe
d’échange
Risque
inondation
Janv
2007
Version V7
SCP Danis Repellin
Relevé des profils en
travers et d’ouvrages sur les
Seynes et affluents
Févr
2009
Réalisé
dans le
cadre de
cette étude
Safege
SCP Danis Repellin
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2
Contexte hydrographique
2.1
Contexte général
La rivière des Seynes est un affluent rive droite de l’Alzon, lui-même affluent rive
gauche du Gardon d’Anduze. À hauteur d’Arpaillargues et Aureilhac, au droit de la
RD22, les Seynes drainent un bassin versant de l’ordre de 78 km2.
Les Seynes prennent leur source à une altitude de 330 m, à l’est du bourg des Seynes,
et s’écoulent en direction de l’Ouest puis du Sud, en traversant les communes de
Belvézet, de Serviers et Labaume, d’Arpaillargues et Aureilhac, et enfin de Sagriès,
où a lieu la confluence avec l’Alzon, à une altitude de 44 m.
Le linéaire total de cours d’eau est de l’ordre de 24 km. La pente moyenne du lit est
assez élevée, supérieure à 1%.
2.2
Contexte local
2.2.1 Les Seynes
Sur le territoire communal d’Arpaillargues, les Seynes s’écoulent vers le sud, à l’est
du centre bourg. Dans la partie nord-est de la commune (à l’amont), le cours d’eau
est inscrit dans une vallée assez serrée, boisée et dépourvue d’habitations. La rivière
est rétablie sous la voie ferrée par un viaduc.
La vallée s’élargit ensuite progressivement vers le sud. Quelques habitations sont
présentes en rive droite. Les Seynes traversent ensuite les quartiers de Fontèze. Au
droit du moulin (musée), à l’amont de la RD 982, on recense des habitations de
chaque coté de la rivière. Celle-ci est rétablie sous la RD 982 par un pont à une arche
principale et deux arches de décharge, aménagées en rive gauche
À l’aval de la RD 982, on ne note la présence que d’une habitation en rive droite, au
droit du Mas Pradier. La vallée est ensuite occupée par des parcelles agricoles,
dépourvues de bâtiments Les habitations les plus proches sont le Mas de
Jonqueirolles et le Mas Théophile, en rive gauche des Seynes. À l’extrémité aval de
notre zone d’étude, le cours d’eau est rétabli sous la RD 22 par un pont à 3 arches.
Safege
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Figure 1 : Contexte hydrographique
Safege
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Viaduc SNCF, vallée des
Seynes à l’amont de
Fontèze
Viaduc SNCF, vallée des
Seynes à l’amont de Fontèze
Zones d’habitations en rive
gauche des Seynes à l’aval
du viaduc SNCF
Safege
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Moulin, rive droite des Seynes,
amont immédiat du pont de la
RD 982
Moulin, rive droite des
Seynes, amont immédiat du
pont de la RD 982
Bâti en rive gauche des
Seynes, amont immédiat du
pont de la RD 982
Safege
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Les Seynes à l’amont du
hameau de Fontèze
hameau de Fontèze
hameau de Fontèze
Safege
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Arche principale du pont
sous la RD 982, vue depuis
l’amont
Arches de décharge du pont
l’amont, rive gauche
Arche principale du pont
l’amont
Safege
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Vallée des Seynes au droit de
la RD 22, vue vers rive droite
Pont sous la RD22
Les Seynes au droit de la
RD22
Safege
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Vallée des Seynes à l’aval
d’Arpaillargues, vue depuis
le versant droit
Au loin, Uzès
Vallée des Seynes à l’aval
immédiat de la RD22, rive
gauche
Mas Théophile , aval
RD22, rive gauche des
Seynes
Safege
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2.2.2 Le ruisseau de Font de Clarette
Le ruisseau de Font de Clarette est un petit affluent rive droite des Seynes, qu’il
rejoint à l’amont immédiat de la RD22.
Ce ruisseau draine un bassin versant de l’ordre de 3 km2, entièrement inscrit dans le
territoire communal d’Arpaillargues et Aureilhac.
On ne note aucun enjeu à proximité du cours d’eau, à l’exception de la station
d’épuration, et du camping à proximité du Mas de Rey, en rive gauche.
Ruisseau de Font de Clarette
au niveau du camping, vue
vers l’amont
Ruisseau de Font de
Clarette au niveau du
camping, vue vers l’aval
Safege
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3
Étude hydrologique
L’étude hydrologique a consisté à déterminer, aux différents points de calcul du
modèle, les débits instantanés maximaux des crues suivantes :
•
Crue des 8 et 9 septembre 2002 pour le calage du modèle et éventuellement la
définition de la crue de référence,
•
Crue statistique de période de retour 100 ans
Les débits de pointe période de retour 100 ans ont été estimés à l’aide des méthodes
rationnelle, des Experts, de Bressand Golossov et du Gradex (voir paragraphes
suivants)
3.1
Caractéristiques des bassins versants
Le calcul des débits de pointe injectés dans le modèle hydraulique a été fait en trois
points du secteur étudié (voir tableau et carte en pages suivantes) :
•
Débit des Seynes au droit du pont rétablissant les Seynes sous la RD 982, au
droit du moulin, à l’amont de la confluence avec le ruisseau de Font de
Clarette
•
Débit des Seynes au droit du pont rétablissant les Seynes sous la RD 22, à
l’aval de la confluence avec le ruisseau de Font de Clarette
•
Débit du ruisseau de Font de Clarette au droit de sa confluence avec les
Seynes, à l’aval du camping
Les caractéristiques des bassins versants correspondants sont présentées dans le
tableau suivant :
Safege
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Cours
d'eau
Point de
calcul
Superficie
(km²)
Périmètre
(km)
Longueur
hydraulique
(km)
Point haut
(mNGF)
Point bas
(mNGF)
Pente du
profil en
long
Pente
moyenne
des
versants
Seynes
Seynes
Ruisseau de Font de
Clarette
Pont RD982 - Le
Musée (OH2)
Pont RD 22 - le
Mazet (OH3)
Aval du camping
73
78
2.8
47.71
55.01
10.07
20.125
21.04
4.7
332
332
181
70.57
65
84
1.30%
1.27%
2.06%
3.79%
3.68%
2.54%
Tableau 1 : Caractéristiques des bassins versants
Safege
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Figure 2 : Bassins versants des Seynes et affluents
Safege
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3.2
Estimation du coefficient de ruissellement des bassins
versants
Le coefficient de ruissellement des bassins versants est nécessaire à l’estimation des
débits de pointe par les méthodes déterministes (méthode rationnelle et dérivées).
Le coefficient de ruissellement des bassins versants pour une pluie centennale a été
calculé selon la méthode des experts :
C(T=100 ans) = 0,8 * (1 - Po /Pj100)
Avec :
•
•
Pj100 : pluie journalière 100 ans. Nous avons retenu pour cette valeur la
pluie P (24h)100 ans calculée à Nîmes Courbessac, soit 296 mm
Po = rétention initiale
La rétention initiale est fonction de la perméabilité et de l’occupation du sol des
bassins versants. Elle est calculée comme suit :
Sous-bassin
Seynes RD 982 (OH2)
Seynes RD 22 (OH1)
Ruisseau de Clarette
Rétention initiale
Perméabilité (%)
Sols
Perméable en grand
Peu Perméable Imperméable terres agricoles zones boisées Pente (%) Po (mm)
75
20
5
55
45
1.3%
69
75
20
5
65
35
1.3%
66
75
20
5
60
40
2.1%
67
zones boisées
terres agricoles
90
65
65
35
50
25
valeurs de référence Méthode des Experts
Tableau 2 : Estimation de la rétention initiale des bassins versants pour une pluie centennale
Bassin versant
Coefficient de ruissellement pour une
pluie de période de retour 100 ans
(Cr100)
Les Seynes, RD982 Le Musée (OH2)
61 %
Les Seynes, RD 22 - le Mazet (OH3)
61 %
Ruisseau de Font de Clarette, Aval du
camping
62 %
Tableau 3 : Estimation du coefficient de ruissellement 100 ans des bassins versants
Safege
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3.3
Estimation des temps caractéristiques des bassins
versants
3.3.1 Temps de concentration
Le temps de concentration correspond à la durée que met la goutte d’eau tombée au
point le plus éloigné du bassin versant pour parvenir à l’exutoire où l’on cherche à
calculer le débit.
La connaissance de ce temps de concentration est nécessaire à l’estimation des débits
de pointe par les méthodes déterministes, du type méthode rationnelle et leurs
déclinaisons régionales.
Les temps de concentration aux différents points de calcul ont été estimés à partir des
caractéristiques des bassins versants et de plusieurs méthodes classiquement utilisées
en hydrologie rurale :
Méthode
Giandotti
Données d’entrée
Tc temps de concentration en heures
Formule
Tc =
4 A. + 1,5 L
0,8 H max − H min
A surface du bassin versant en km²
L longueur du plus long cheminement hydraulique en km
Hmax – Hmin dénivelé du bassin versant
Passini
Tc = 0,108.
3
A.L
P
P pente moyenne sur le plus long cheminement en m/m
Ventura
Tc = 0,1272.
A
P
Lefort
Tc = 1,8.L0,6 Pa
BRESSAND
GOLOSSOV
Tc =
−0 , 33
.Rm
−0 , 23
1000.L
V
3600
Si P<1% : V= 1
Si 1%<P<10%, V= 1+ (P-1)/9
Tc : temps de concentration en heures :
L : longueur du bassin versant en km
Pa : pente moyenne des versants en m/m
Rm : ruissellement = 0,8 (Pj-P0) en mm
Pj : pluie journalière décennale (mm)
P0 : rétention initiale= seuil de ruissellement (mm)
V vitesse moyenne des écoulements en m/s
Si P>10% : V= 2
Safege
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Tableau 4 : Méthodes utilisées pour le calcul du temps de concentration
Les résultats sont présentés dans le tableau suivant :
Cours
d'eau
Point de
calcul
Les
Seynes
RD982
Le Musée
(OH2)
RD22
Le Mazet
(OH3)
Les
Seynes
Ruisseau
de Font de
Clarette
Aval du
camping
Formule
BRESSAND
GOLOSSOV
Formule
Giandotti
Formule
Passini
Formule
Ventura
Formule
Kirpich
Formule
LEFORT
4.98 H
10.77 H
9.54 H
3.56 H
9.71 H
5.41 H
5.12 H
11.31 H
9.97 H
3.72 H
10.08 H
5.67 H
1.74 H
1.77 H
1.48 H
0.97 H
4.63 H
1.17 H
Tableau 5 : Estimations des temps de concentration des bassins versants
On observe une dispersion assez grande des résultats, avec un facteur de plus de 2,5
entre les valeurs extrêmes.Le choix du temps de concentration sera par la suite
adapté à chaque méthode mise en œuvre pour l’estimation des débits de pointe.
3.3.2 Temps de réponse
Le temps de réponse à la pluie d’un bassin versant, utilisé pour la mise en œuvre des
modèles pluie-débit, a été estimé par les formules de Desbordes et Chocat :
Si Cr <0,2
T : temps de réponse en minutes
Cr: coefficient de ruissellement (<=1)
T = 5,07.S 0,18 .(1 + C ) −1,9 .P −0,36 .L0,15 .D 0, 21 .H −0.007
S : superficie du bassin versant en ha
P pente du chemin hydraulique en %
DESBORDES
L : longueur du chemin hydraulique en
m
Si Cr>=0,2
D = durée de la pluie intense (min)
0,3175.S −0,0076 .C −0,512 .P −0, 401 .L0,608
T=
2
H = Cumul de la pluie intense (mm)
Si Cr <0,2
T : temps de réponse en minutes
T = 0,3175.S −0, 0076 .C −0,512 .P −0, 401.L0,608
Cr: coefficient de ruissellement (<=1)
CHOCAT
S : superficie du bassin versant en ha
Si Cr>=0,2
P pente du chemin hydraulique en %
0,3175.S −0, 0076 .C −0,512 .P −0, 401.L0, 608
T=
2
L : longueur du chemin hydraulique en
m
Tableau 6 : Méthodes utilisées pour le calcul du temps de réponse
Safege
Olivier BALIEU
Page 27 sur 97
3.3.3 Durées caractéristiques de crue
3.3.3.1 Durée de SOCOSE (D Socose)
La durée de SOCOSE (D) est une estimation de la durée d’étalement d’une crue, soit
la durée pendant laquelle le débit du cours d’eau est supérieur à la moitié de son
débit de pointe.
La connaissance de cette durée D est nécessaire à l’utilisation de la méthode du
Gradex, qui permet d’estimer le débit de pointe 100 ans.
La durée D se calcule comme suit :
In (D) = -0,69 + 0,32 In (S) + 2,2 √ (Pa/(P10 x Ta))
Avec :
• S = superficie du bassin versant en km2,
• Pa = précipitation moyenne annuelle = 744 mm
• P10= précipitation journalière décennale = 148 mm (valeur Météo France pour
Nîmes Courbessac)
• Ta = température moyenne annuelle au niveau de la mer = 14,5 °C
Safege
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Page 28 sur 97
3.3.3.2 Durée caractéristique de crue proposée par le SPC Grand Delta (D
spc_gd)
Le Service de Prévision des Crues Grand Delta (SPC) propose l’utilisation d’une
autre formule d’estimation de la durée caractéristique de crue, ayant reproduit assez
fidèlement la dynamique d’écoulement rapide de surface dans les modèles pluiedébit de bassins versants gardois.
La formule proposée est la suivante :
 1.5 L0,75 

Dr = 2.Tc = 2. .
 60 P + 0,08 
Avec Tc temps de concentration en heures
3.3.3.3 Résultats
Les résultats des deux méthodes sont présentés dans le tableau suivant :
Cours
d'eau
Point de calcul
Durée de
SOCOSE
Durée SPC
GD
Les
Seynes
RD982
Le Musée (OH2)
7.22 H
5.11 H
Les
Seynes
RD22
Le Mazet (OH3)
7.37 H
5.30 H
Ruisseau
de Clarette
Aval du camping
2.54 H
1.59 H
Tableau 7 : Estimation des durées caractéristiques de crue
Safege
Olivier BALIEU
Page 29 sur 97
3.4
Pluviométrie de référence
3.4.1 Pluviométrie statistique
3.4.1.1 Stations pluviométriques
Les stations pluviométriques Météofrance et SPC situées dans le périmètre d’étude
sont présentées dans la carte suivante :
Figure 3 : Localisation des stations pluviométriques Météofrance et SPC
Safege
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Page 30 sur 97
Leurs caractéristiques sont les suivantes :
Code station
30100001
30101001
30151004
30166001
30189001
30189002
30212002
30224001
30305001
30334003
30056001
30228001
RG30083
Nom station
CRUVIERS-LASCOU
DEAUX
LUSSAN
MEYNES
NIMES
NIMES
REMOULINS
LA ROUVIERE
SALINDRES
UZES
LA BRUGUIERE SPC
SAINTE ANASTASIE SPC
NERS SPC
Lambert X Lambert Y Altitude (mNGF) Type
Lieu
DISTILLERIE
7496
18908
103
AERODROME
7449
18984
185
MAS D AZOR
7623
19074
263
MAS-DE-CAUVIN
7761
18757
71
NIMES-COURBESSA
7665
18750
59
MAS-DE-PONGE
7581
18759
157
DIGUE BAUDRAN
7803
18835
22
CHEMIN DES VIGN
7530
18830
79
USINE-PECHINEY
7453
19098
191
LE GRAND MAS
7658
18901
72
LA BRUGUIERE
7663
19034
285
RUSSAN
7594
18830
78
NERS
7460
18921
91
2
2
4
4
0
4
3
4
2
2
Date de mise en service
sep-2003
jul-1988
aug-2007
aug-1965
jan-1945
may-1957
sep-2002
jan-1986
jun-1954
jan-2002
aou-2004
aou-2004
??
Selon Méteofrance, la seule station représentative du site d’étude et disposant d’une
chronique assez longue, à un pas de temps horaire, pour l’estimation des pluies
centennales est celle de Nîmes-Courbessac, installée depuis 1921 et modernisée en
1947.
La station de Uzès, qui n’a été équipée pour un enregistrement à pas de temps horaire
qu’en 2002, a été écartée. De la même façon, nous n’avons pas retenu la station de
Salindres, qui ne dispose pas de données horaires sur des chroniques suffisamment
longues pour l’estimation de pluies statistiques centennales
3.4.1.2 Données SHYREG
SHYREG est une méthode développée par le CEMAGREF pour la régionalisation
des quantiles de pluies.
Nous disposons dans le cadre de cette étude des quantiles de pluie SHYREG
calculées sur les pixels centrés à ;
•
Nîmes
•
Belvezet, soit au centre du bassin versant des Seynes.
Safege
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Belvezet
Nîmes
Courbessac
Nîmes
Station pluviométrique
Point de calcul SHYREG
Figure 4 : Localisation des stations pluviométriques retenues et des points de calcul SHYREG
3.4.1.3 Choix de la pluviométrie de référence
Nous disposons des données pluviométriques suivantes :
•
Traitements statistiques effectués par Météo France sur la chronique de
Nîmes Courbessac (période 1947-2007), par la méthode statistique du
renouvellement ;
•
Pluies SHYPRE régionalisées (SHYREG) calculées à Nîmes par le Cemagref
•
Pluies SHYPRE régionalisées (SHYREG) calculées à Belvezet par le
Cemagref
Nous avons également analysé la pluviométrie enregistrée à Uzès lors de
l’événement des 8 et 9 septembre 2002 (voir chapitre dédié 3.4.2 Pluviométrie de
l’événement des 8 et 9 septembre 2002)
Les cumuls maximaux par pas de temps sont figurés pour information. La
comparaison des données est présentée en page suivante.
Safege
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Méthode renouvellement Nimes Courbessac
1
Durée de la pluie (h)
P100 ans (mm)
89.6
P10 ans (mm)
61.8
2
3
202.1
94.3
4
6
270
118
12
271.1
132
24
296
148
48
281.7
164
72
1
89.6
60.4
2
111.9
71.9
3
128.4
83.8
4
145.3
92.1
6
180.5
105.6
12
234.5
103.6
24
284.5
152
48
315.8
168.6
72
324.8
176.2
1
102.8
61.3
2
119
75.6
3
137.6
89.7
4
155.3
100.4
6
193.6
117.2
12
268.8
152.5
24
338.6
183.6
48
382.3
207
72
396.2
214.8
Cumuls maximaux de pluie enregistrés à Uzès les 8 et 9 septembre 2002
1
2
3
4
Cumuls maximaux (mm)
12.2
105.4
113.6
136.8
6
176.6
12
287.4
24
398.6
48
405.6
72
405.8
Estimation SHYREG Nîmes
P100 ans (mm)
P10 ans (mm)
Estimation SHYREG Belvezet
P100 ans (mm)
P10 ans (mm)
Tableau 8 : Données pluviométriques statistiques calculées à Nîmes et Belvezet
Pluviométrie statistique 10 ans
250
200
150
100
P10 Nîmes Courbessac Renouvellement (mm)
P10 Nîmes SHYREG (mm)
50
P10 Belvezet SHYREG (mm)
Cumuls de pluie enregistrés à Uzès les 8 et 9 septembre 2002
0
0
6
140
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
Pluviom étrie statistique 10 ans
120
100
80
60
P 10 Nîmes Co urbessac Reno uvellement (mm)
40
P 10 Nîmes SHYREG (mm)
P 10 B elvezet SHYREG (mm)
20
Cumuls maximaux de pluie enregistrés à Uzès les 8 et 9 septembre 2002
0
0
2
4
6
Figure 5 : Pluies de période de retour 10 ans calculées à Nîmes et Belvezet
Safege
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On observe que, pour cette période de retour 10 ans, il y a une incohérence entre le
cumul 6h et le cumul 12h (ce dernier étant le moins élevé). Cette observation a été
transmise pour demande d’explication au centre de calcul de Méteo France.
Pluviométrie statistique 100 ans
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
6
12
18
24
Pluviom étrie statistique 100 ans
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
2
4
6
Figure 6 : Pluies de période de retour 100 ans calculées à Nîmes et Belvezet
Safege
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On remarque que :
•
pour les longues durées de pluie (supérieures à 12h) :
o les cumuls maximaux enregistrés à Uzès es 8 et 9 septembre sont
supérieurs aux cumuls statistiques 100 ans
o
•
les quantiles estimés par SHYREG au droit de Belvezet sont
supérieurs à ceux de Nîmes (Shyreg et méthode du renouvellement
sur Courbessac).
pour les durées de pluie assez courtes, correspondant aux temps de
concentration des bassins versants étudiés (inférieures à 12 heures),
o les estimations des cumuls décennaux et centennaux réalisées par
Météo France à Nîmes Courbessac sont plus élevées que les cumuls
SHYREG.
o les estimations des cumuls centennaux à Nîmes Courbessac sont
supérieures aux cumuls maximaux à Uzès des 8 et 9 septembre 2002.
Par souci de sécurité, nous avons retenu les estimations les plus fortes pour les durées
de pluie utilisées dans les calculs ultérieurs (de l’ordre de 6h), soit les cumuls
calculés par météo France à partir des enregistrements à Nîmes Courbessac.
3.4.1.4 Construction des pluies de projet
L’estimation des débits de pointe par un modèle simple pluie-débit (voir 3.5.2.1
Estimation du débit de pointe décennal QIX10) nécessite au préalable la construction
de pluies de projet.
Celles-ci ont été construites par la méthode du double triangle, avec pour données
d’entrée :
•
•
•
Durée de pluie totale de 8 h, correspondant à l’ordre de grandeur du temps de
concentration du bassin versant des Seynes au droit de la zone d’étude
Durée de pluie intense de 1 h, correspondant à l’ordre de grandeur du temps
de concentration du bassin versant de Font de Clarette au droit de la zone
d’étude ;
Cumuls calculés à partir des données statistiques 10 an et 100 ans de Nîmes
Courbessac. Les coefficients de Montana sont les suivants :
Coefficients de Montana calculés à Nîmes Courbessac par la méthode du renouvellement
30 min < d < 180 min
T
100 ans
10 ans
180 min < d < 5760 min
a
b
a
b
89.6
61.8
0.2596
0.6154
199.76
79.74
0.8909
0.8066
Figure 7 : Coefficients de Montana de Nîmes Courbessac
Safege
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Les pluies de projet sont les suivantes :
pluie 10 ans
pluie 100 ans
intense
durée pluie (min)
durée pluie (h)
60
1
totale
480
8
durée pluie (min)
durée pluie (h)
intense
60
1
totale
480
8
I (mm/h)
P (mm)
62
62
15
119
I (mm/h)
P (mm)
90
90
31
270
2.5
P10ans
Pluie (mm)
2
P100ans
1.5
1
0.5
0
00:00
02:00
04:00
06:00
08:00
Durée (h)
Figure 8 : Pluies de projet 10 et 100 ans
Safege
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3.4.2 Pluviométrie de l’événement des 8 et 9 septembre 2002
La station installée à Uzès en janvier 2002 a pu enregistrer l’épisode pluviométrique
exceptionnel survenu les 8 et 9 septembre, qui a touché l’ensemble du département
du Gard. Nous disposons également des données de Nîmes Courbessac. Les cumuls
enregistrés sont les suivants :
Pluviométrie enregistrée les 8 et 9 septembre 2002
70
Précipitation horaire (mm)
60
Uzes
50
Nimes Courbessac
40
30
20
10
0
0
6
12
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
Temps (h)
Figure 9 : Pluviométrie enregistrée lors de l’événement des 8 et 9 septembre 2002
À Uzès, l’événement pluvieux a été plus intense qu’à Nîmes. Il s’est étalé sur plus de
24 h, du dimanche 8 septembre à 10h au lundi 9 septembre à 12h, et a été caractérisé
par trois pics pluviométriques intenses.
Le cumul total enregistré à Uzès a été de 405 mm. Selon l’étude « Hydrologie du
bassin versant des Gardons », réalisée par ISL en aout 2005 pour le compte du
SMAGE des Gardons, le cumul pluviométrique moyen estimé à partir des images
radar recalées sur les données enregistrées au sol lors de l’événement de septembre
2002 est de 409 mm, pour le bassin versant des Seynes à Sanilhac Sagries (taille du
bassin versant : 89 km2)..
Cette estimation est très proche de la valeur enregistrée à la station d’Uzès, qui, dans
le cas de l’événement de septembre 2002, donne une bonne représentation de la
pluviométrie totale sur l’ensemble du bassin versant.
Safege
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Les caractéristiques de l’événement pluvieux enregistrés à Uzès sont les suivantes :
Durée considérée
Cumul maximal sur Période de retour estimée / Nîmes
la durée
Durée totale de Cumul total sur T> 100 ans
l’épisode = 24h
l’épisode= 400 mm
Durée de 6h
177 mm
P 100 ans Nîmes = de
l’ordre de 300 mm
T entre 10 et P 100 ans SHYREG = 270
mm
100 ans
P
Nîmes
100
ans
Courbessac = 180 mm
Durée de 1h
Intensité
max T = 10 ans
horaire = 60 mm
< P100 ans = 90 mm
L’événement pluvieux qui s’est abattu sur le Gard en septembre 2002 apparaît
surtout remarquable par sa durée (24h) et le cumul total précipité, qui dépasse les
valeurs estimées pour une fréquence centennale. En revanche, si l’on considère une
durée plus courte, de 6h, correspondant à l’ordre de grandeur du temps de
concentration du bassin versant des Seynes à hauteur de Arpaillargues, le cumul
maximal de pluie n’est que légèrement supérieur à la valeur décennale, sans atteindre
la centennale.
On peut donc théoriquement supposer que pour un bassin versant de taille moyenne
comme celui des Seynes, la pluie de septembre 2002 n’aurait pas engendré de débits
de pointe supérieurs aux valeurs centennales, à l’inverse des bassins versants de plus
grande superficie.
Safege
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3.5
Estimation des débits de crue
3.5.1 Crue historique du 9 septembre 2002
La comparaison avec les données radar a montré que la station d’Uzès représentait
plutôt bien la pluviométrie estimée sur l’ensemble du bassin versant des Seynes lors
de l’événement de septembre 2002,.
Nous avons donc choisi de calculer le débit de pointe de la crue du 9 septembre 2002
par la méthode de transformation pluie-débit dite du double réservoir linéaire,
méthode simple, adaptée aux bassins versants ruraux, à partir :
•
des données pluviométriques horaires enregistrées à Uzès, station la plus
proche ayant enregistré l’événement ;
•
du temps de réponse estimé par la méthode de Desbordes
•
et du coefficient de ruissellement centennal obtenu par la méthode des
experts
Les résultats sont les suivants :
Q max modèle du
double réservoir
3
linéaire (m /s)
Le ruisseau de Font de Clarette, aval du
camping
Les Seynes au droit de la RD 982 (OH2,
Moulin)
Les Seynes au droit du CD 22 (OH3, Mazet)
(aval confluence Clarette)
Débit pseudo
spécifique
(m3/s/km1,6)
25
11.0
514
16.6
552
16.9
Tableau 9 : Estimation des débits de pointe de la crue de septembre 2002
Le débit des Seynes à l’aval de la confluence avec le ruisseau de Clarette n’a pas été
calculé par la somme des débits amont, au vu de la différence de taille des bassins
versants (73 km2 et 2,8 km2), mais par l’application de la méthode sur le bassin
versant total.
Autrement dit, l’hypothèse de concomitance des crues n’a pas été retenue.
Safege
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3.5.2 Crues statistiques
3.5.2.1 Estimation du débit de pointe décennal QIX10
Le débit de pointe décennal sera utilisé comme valeur pivot dans la méthode du
Gradex, visant à estimer le débit de pointe centennal.
Les méthodes suivantes ont été utilisées et comparées pour le calcul du débit de
pointe de retour 10 ans, à partir des pluies statistiques de Nîmes Courbessac :
•
Méthode SOCOSE, avec une valeur de pluie annuelle de 744 mm (Vistre),
de pluie journalière décennale de 148,4 mm (Nîmes Courbessac), une
température au niveau de la mer de 14,5°C
•
Méthode CRUPEDIX, avec un coefficient régional R de 1,5 et une valeur de
pluie annuelle de 744 mm (Vistre)
•
Méthode rationnelle, avec le temps de concentration calculé par la moyenne
des formules de Giandotti, Passini, Ventura, Kirpich, Lefort, et un coefficient
de ruissellement moyen de 30% correspondant à l’occupation du sol sur des
bassins versants ruraux
•
Méthode du double réservoir linéaire, avec :
o une pluie de projet double-triangle de durées totale 8 h et intense 1h ;
construite à partir des coefficients décennaux de Montana de Nîmes
Courbessac. La station d’Uzès n’a pu être utilisée, car, selon
Météofrance, trop récente pour autoriser le calcul d’une pluie
centennale,
o un temps de réponse calculé par la formule de Desbordes ;
o un coefficient de ruissellement décennal calculé par la méthode des
experts
•
Safege
Méthode des experts, avec le coefficient de ruissellement calculé par la
formule des experts et le temps de concentration selon la formule de Lefort
Olivier BALIEU
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ESTIMATION du DEBIT DECENNAL en m3/s
Point de calcul
Méthode utilisée
Les Seynes au
droit de la RD
982 (OH2)
Les Seynes au
droit de la RD 22
(OH3)
Ruisseau de Font
de Clarette, aval
du camping
SOCOSE
81 m3/s
85 m3/s
9 m3/s
méthode rationnelle sur Tc
moyen et Cr10 occ_sol
94 m3/s
97 m3/s
10 m3/s
méthode des Experts sur Tc
Lefort et Cr10 experts
83 m3/s
89 m3/s
6 m3/s
Double réservoir linéaire
191 m3/s
208 m3/s
13 m3/s
CRUPEDIX
160 m3/s
172 m3/s
13 m3/s
Q10 retenu
Double réservoir
linéaire
Double réservoir
linéaire
Double réservoir
linéaire
191 m3/s
208 m3/s
13 m3/s
6.2 m3/s/km1,6
6.4 m3/s/km1,6
5.6 m3/s/km1,6
Débit pseudo spécifique
Tableau 10 : Estimation des débits de pointe décennaux
Safege
Olivier BALIEU
Page 41 sur 97
Dans une optique « sécuritaire », nous avons retenu la valeur la plus forte pour le
Q10, donnée par la méthode du double réservoir linéaire.
On note que les valeurs ainsi calculées sont supérieures de 20% aux résultats obtenus
par Crupedix
Le débit de pointe des Seynes à l’aval de la confluence n’a pas été calculé comme la
somme des débits amont. L’hypothèse de concomitance des crues sur des bassins
versants de tailles différentes a en effet été écartée.
3.5.2.2 Estimation du débit de pointe centennal QIX100
Les méthodes suivantes ont été utilisées et comparées pour le calcul du débit de
pointe de retour 100 ans, à partir des pluies statistiques centennales de Nîmes
Courbessac :
•
Méthode rationnelle, avec le temps de concentration calculé par la moyenne
des formules de Giandotti, Passini, Ventura, Kirpich, Lefort, et le coefficient
de ruissellement calculé par la formule des experts
•
Méthode des experts, avec le coefficient de ruissellement calculé par la
formule des experts et le temps de concentration selon la formule de Lefort
•
Méthode du double réservoir linéaire, avec :
o une pluie de projet double-triangle de durées totale 8 h et intense 1h ;
construite à partir des coefficients centennaux de Montana de Nîmes
Courbessac ;
o un temps de réponse calculé par la formule de Desbordes ;
o un coefficient de ruissellement centennal calculé par la méthode des
experts
•
Méthode de Bressand Golossov, avec le coefficient de ruissellement calculé
par la formule des experts et le temps de concentration selon la formule de
Bressand Golossov
•
Méthode du Gradex, sur la durée D (Durée de Socose), 2D, et Dr (SPC)
avec le coefficient de ruissellement calculé par la formule des experts, un
gradex des pluies calculé sur Nîmes Courbessac et le débit décennal double
réservoir linéaire comme pivot
Safege
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ESTIMATION du DEBIT CENTENNAL en m3/s
Point de calcul
Méthode
utilisée
Les Seynes au
droit de la RD 982
(OH2)
Les Seynes au
droit de la RD 22
(OH3)
Ruisseau de Font
de Clarette, aval
du camping
méthode rationnelle sur
Tc moyen et cr100
403 m3/s
420 m3/s
49 m3/s
méthode des Experts sur
cr100 experts et Tc
Lefort
328 m3/s
343 m3/s
25 m3/s
Méthode
du
réservoir
(Desbordes)
747 m3/s
801 m3/s
40 m3/s
BRESSAN GOLOSSOF
749 m3/s
787 m3/s
41 m3/s
méthode du Gradex sur D
647 m3/s
690 m3/s
42 m3/s
méthode du Gradex sur
2D
513 m3/s
549 m3/s
34 m3/s
méthode du Gradex sur
Dr SPC
1 302 m3/s
1 375 m3/s
88 m3/s
Bressand Golossov
Bressand Golossov
Bressand Golossov
749 m3/s
787 m3/s
41 m3/s
Débit pseudo spécifique
(m3/s/km1,6)
24.2 m3/s/km1,6
24.1 m3/s/km1,6
18.1 m3/s/km1,6
Q sept 2002 double
réservoir linéaire
514 m3/s
552 m3/s
25 m3/s
double
linéaire
Q100 retenu
Pour rappel
Tableau 11 : Estimation des débits de pointe centennaux
Les débits évalués par la méthode du Gradex selon la durée Dr SPC semblent
surestimés.
Selon les préconisations de la note du SPC (Proposition d’une méthodologie de
calcul des crues de référence pour les petits bassins versants (<400 km2)), nous
avons retenu la valeur la plus faible entre la méthode Bressand Golossov, et la
méthode Gradex SPC.
Le débit centennal retenu est donc le débit calculé par la méthode de Bressand
Golossov, du même ordre de grandeur que le débit centennal calculé par la méthode
du double réservoir linéaire.
Safege
Olivier BALIEU
Page 43 sur 97
3.5.2.3 Comparaison des résultats obtenus avec les études hydrologiques
existantes
Les résultats obtenus pour le Q100 par la méthode Bressand Golossov sont cohérents
avec les estimations des études hydrauliques réalisées précédemment, soit l’étude
d’estimation de l’aléa inondation sur la commune de Arpaillargues et Aureilhac
menée par SIEE en 1999, et l’étude de l’hydrologie des Gardons menée en 2005 par
ISL pour le Smage des Gardons :
•
L’étude SIEE réalisée en 1999 proposait une valeur de 741 m3/s pour le débit
centennal des Seynes à hauteur du pont de la RD 982 à Arpaillargues. Cette
valeur, calculée par la méthode de Bressand Golossov, est très proche de notre
estimation de 749 m3/s pour le Q100.
•
La comparaison de nos estimations avec celles de l’étude de l’hydrologie des
Gardons (ISL 2005), pour les crues de septembre 2002 et la crue centennale, est
présentée ci-après :
nœud ecret
étude des Gardons ISL
les Seynes, Arpaillargues,
Viaduc SNCF
8 (SY4)
surface bassin drainé
Q max septembre 2002
Q spec sept2002
Q 100
Q spec 100
68 km
3
552 m /s
3
2
18.9 m /s/km ^0.8
3
596 m /s
3
2
20.4 m /s/km ^0.8
point de calcul
2
étude SAFEGE 2009
les Seynes, Arpaillargues, RD 982
2
73 km
3
584 m /s
3
2
18.9 m /s/km ^0.8
3
749 m /s
3
2
24.2 m /s/km ^0.8
Tableau 12 : Comparaison avec l’étude de l’hydrologie des Gardons, ISL, 2005
Rappelons que les débits de l’étude ISL ont été obtenus par le modèle ECRET :
modèle pluie-débit de type hydrogramme unitaire couplé à un modèle de propagation
et de sommation des hydrogrammes de type Muskingum, et un modèle d’écrêtement
par laminage. Concernant les données pluviométriques utilisées en entrée du modèle,
ISL a élaboré pour l’estimation du débit centennal une pluie de projet unique, en
double triangle, sur la base d’un cumul 24 h de 400 mm. (à comparer avec notre
cumul 8 h de 270 mm).
Concernant le débit de la crue centennale sur les Seynes, nos estimations (en débits
pseudo-spécifiques) sont supérieures de 20 % aux résultats du modèle pluie-débit
ECRET de ISL. Dans un but « sécuritaire », nous avons toutefois fait le choix de
retenir la méthode Bressand Golossov pour l’estimation des débits de pointe
centennaux.
En ce qui concerne le débit estimé pour la crue de septembre 2002, la valeur (en
débit pseudo spécifique) que nous obtenons est identique à la valeur calculée par le
modèle ECRET de ISL.
Safege
Olivier BALIEU
Page 44 sur 97
3.6
Choix du débit de référence
Les débits de pointe de la crue centennale étant plus élevés que les débits atteints lors
de la crue historique en septembre 2002 (selon nos estimations), la crue centennale
sera retenue comme crue de référence pour la détermination de l’aléa inondation sur
la commune d’Arpaillargues et Aureilhac.
Au final, les débits suivants ont été retenus :
Point de calcul
Crue de calage 8
et
du modèle
septembre
2002
Crue
référence
Les Seynes au droit
de la RD 22 (OH3)
Ruisseau de Font de
Clarette, aval du
camping
Q 2002= 552 m3/s
Q 2002 = 25 m3/s
Q 100= 749 m3/s
Q 100= 787 m3/s
Q 100= 41 m3/s
Méthode Bressand
Golossov
Méthode Bressand
Golossov
Méthode Bressand
Golossov
Les Seynes au droit
de la RD 982
(OH2)
de Crue
centennale
9 Q 2002= 514 m3/s
Tableau 13 : Débits de calage et de référence retenus
Safege
Olivier BALIEU
Page 45 sur 97
4
Construction du modèle hydraulique
Un modèle hydraulique filaire (1 dimension) a été construit sur les Seynes et le
ruisseau de Font de Clarette dans leur traversée du territoire communal de
Arpaillargues et Aureilhac :
4.1
•
Sur les Seynes, le modèle couvre un linéaire de 2 km, de l’amont du viaduc
SNCF (limite communale Nord) jusqu’au lieu dit le Mazet, à l’aval de la RD 22
(limite communale Sud) ;
•
Le ruisseau de Font de Clarette a été modélisé depuis l’amont immédiat de la
station d’épuration jusqu’à la confluence avec les Seynes, soit un linéaire d’un
peu moins de 1 km.
Données topographiques
Les données topographiques injectées dans le modèle sont issues de deux campagnes
de levé réalisées sur le territoire communal.
4.1.1 Levers topographiques réalisés dans le cadre de l’étude
SIEE 1999
L’occupation du sol aux abords du cours d’eau, la morphologie du lit et les ouvrages
n’ayant pas changé de manière significative depuis 1999, nous avons utilisé les
données topographiques acquises en 1999 par SIEE dans le cadre de l’étude de l’aléa
inondation des Seynes, soit :
•
10 profils en travers des Seynes, sur un linéaire d’environ 1 km, depuis l’aval
du viaduc SNCF jusqu’à l’amont de la confluence avec le ruisseau de Font de
Clarette ;
•
Le relevé du pont sous la RD 982
Safege
Olivier BALIEU
Page 46 sur 97
4.1.2 Campagne topographique réalisée dans le cadre de cette
étude
Des compléments ont été réalisés dans le cadre de cette étude, afin de couvrir les
extrémités communales amont et aval des Seynes ainsi que le ruisseau de Font de
Clarette. Les relevés ont été réalisés par le cabinet Repellin en février 2009 :
•
Lever de 4 profils en travers des Seynes (lit mineur et lit majeur) à l’amont et
à l’aval immédiat du viaduc SNCF ;
•
Lever de 4 profils en travers des Seynes à l’amont immédiat et à l’aval de la
confluence avec le ruisseau de Font de Clarette ;
•
Lever de 7 profils en travers du ruisseau de Font de Clarette, de la station
d’épuration jusqu’à la confluence
•
Lever des ouvrages suivants :
o sur les Seynes, viaduc SNCF et pont sous la RD 982
o sur le ruisseau de Font de Clarette, passerelle à l’amont du camping,
et busage à l’extrémité aval du ruisseau.
Safege
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Figure 10 : Implantation des profils en travers et levers d’ouvrages
Safege
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Page 48 sur 97
4.2
Construction du modèle hydraulique
Le modèle a été construit sous le logiciel HEC Ras, utilisé en régime permanent et
fluvial (au vu des faibles pentes des cours d’eau).
4.2.1 Architecture du modèle
Un seul modèle a été construit pour les Seynes, le ruisseau de Font de Clarette et leur
confluence. Le ruisseau ayant un lit légèrement en toit à l’approche de la confluence,
le modèle a pris en compte les possibilités de déversement par surverse de la rive
gauche du ruisseau vers le lit majeur des Seynes.
4.2.2 Débits injectés
La modélisation a été effectuée en régime permanent.
Les débits injectés sont les suivants :
Débits injectés
Branche du modèle
Q 2002
Q 100
Les Seynes, tronçon à l’amont de la
confluence avec le ruisseau Font de
Clarette
514 m3/s
749 m3/s
Les Seynes, de la confluence avec le
ruisseau jusqu’à la RD 22
552 m3/s
787 m3/s
Les Seynes, aval de la RD 22 (1)
581m3/s
836 m3/s
Ruisseau Font de Clarette
25 m3/s
41 m3/s
Tableau 14 : Débits injectés aux branches du modèle hydraulique
(1) NB : sur le tronçon à l’extrémité aval, ont été ajouté au débit des Seynes les
apports diffus des écoulements venant des petits bassins versants latéraux du Pré des
Myères (rive droite) et de Fontfroide (rive gauche), calculés à partir des débits
spécifiques des Seynes.
Safege
Olivier BALIEU
Page 49 sur 97
Figure 11 : Architecture du modèle
4.2.3 Conditions aval
Au vu de la faible pente de Seynes, et de l’absence de singularité hydraulique à
l’extrémité aval du tronçon modélisé, un régime uniforme (non influencé) a été pris
comme condition aval du modèle.
4.2.4 Choix des coefficients de rugosité
Les coefficients de rugosité initialement retenus sont les suivants :
Coefficients de rugosité (Strickler)
Lit mineur
30
Lit majeur
20
Tableau 15 : Choix des coefficients de rugosité
Safege
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Page 50 sur 97
4.3
Calage du modèle sur la crue de septembre 2002
Le calage du modèle se fait par ajustement des coefficients de rugosité de manière à
parvenir à une différence jugée acceptable entre les résultats simulés et les cotes des
plus hautes eaux relevées lors de la crue historique connue (septembre 2002).
4.3.1 Données des Plus Hautes Eaux atteintes en septembre 2002
Nous disposons pour le calage du modèle du recueil des données des plus hautes
eaux du 09/09/2002, transmises par le Service d’Annonce des Crues de la DDE 30.
Sur le secteur étudié, seules 5 cotes des Plus Hautes Eaux ont été relevées. Elles sont
cartographiées ci-dessous :
Gav387 : 78.12 m NGF
Gav272 : 78,05 m NGF
Gav271 : 79,46 m NGF
Gav387 : 78.03 m NGF
Gav386 : 77.88 m NGF
Figure 12 : Localisation des PHE relevées après la crue de septembre 2002
Numéro de CPHE
Localisation
Gav271
Carrosserie Angenot
Gav272
Porte d’entrée du musée
Gav386
Haut du tablier du pont
Gav387
Terrasse
Gav452
Trace à l’intérieur du musée
Tableau 16 : Description des CPHE relevées en septembre 2002
Les cotes relevées semblent assez homogènes, à l’exception de la cote Gav271 (au
droit de la carrosserie), bien plus élevée que l’ensemble des autres cotes. En raison
Safege
Olivier BALIEU
Page 51 sur 97
de l’incertitude sur la validité de cette mesure, nous l’avons écartée pour le calage du
modèle.
L’ensemble des cotes a été relevé à l’amont du pont de la RD 982. La moyenne à
l’amont de l’ouvrage (hors gav271) est de 78,07 m NGF. La cote des plus hautes
eaux relevée sur l’ouvrage est de 77,88 m NGF. Selon cette mesure et les
témoignages, le pont a été mis en charge jusqu’à débordement, et les eaux sont
passées par dessus la chaussée.
4.3.2 Comparaison avec les cotes calculées du modèle
Au droit du franchissement des Seynes par la RD 982, et du musée, la simulation
réalisée pour les débits de pointe estimés de la crue de septembre 2002 a donné les
résultats suivants :
Cote des plus hautes Cote des plus Delta
eaux calculée par le hautes relevée
modèle
Moyenne à l’amont
immédiat du pont
78,24 m NGF
78,07 m NGF
0,17 m
Cote au droit de
l’ouvrage (pont RD
982)
77,91 m NGF
77,88 m NGF
0,03 m
Tableau 17 : Résultats du calage sur la crue de septembre 2002
L’écart maximal observé entre les cotes modélisées est de 17 cm à l’amont du pont,
L’écart minimal est de 3 cm sur l’ouvrage. Cette différence est due à une légère
surestimation du remous hydraulique engendré par le franchissement.
Nous avons toutefois décidé d’accepter cet écart, et de conserver les paramètres
initiaux de calage (coefficients de Manning de 30 en lit mineur et 20 en lit majeur),
dans une optique sécuritaire.
Safege
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Page 52 sur 97
Figure 13 : Carte des zones inondées lors de la crue de septembre 2002 – résultats du modèle hydraulique
Safege
Olivier BALIEU
Page 53 sur 97
5
Détermination de l’aléa inondation pour la crue
de référence
Le modèle a permis la simulation de la pointe de la crue centennale, par injection des
débits centennaux précédemment retenus. Les résultats sont présentés ci-après :
5.1
Cote des plus hautes eaux estimées pour la crue
centennale
5.1.1 Les Seynes
Tableau 18 : Cotes des plus hautes calculées par profil sur les Seynes
Profil LES SEYNES
P14
P13
P12_amont_viaduc
p11.9_aval_viaduc
P11
P10
P9
P8
P7
P6
P5_amont_Pont_RD982
P4_aval_pont_RD982
P3
P2
P1
P_av3
P_av2
P_amont_CD22
P_aval_CD22
P_av1
Safege
Cote des plus hautes
eaux calculée pour
Q100 (référence)
PK
0m
190 m
220 m
298 m
308 m
509 m
645 m
740 m
783 m
893 m
986 m
1001 m
1122 m
1320 m
1621 m
1718 m
1861 m
1920 m
1931 m
2074 m
86.14 m
84.91 m
84.25 m
83.56 m
82.67 m
81.12 m
79.91 m
78.92 m
78.65 m
78.60 m
78.68 m
76.41 m
75.94 m
75.18 m
74.28 m
74.07 m
74.05 m
74.14 m
72.16 m
71.75 m
Cote des plus hautes eaux calculée
pour Q2002
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
85.29 m
83.92 m
83.42 m
82.81 m
81.94 m
80.56 m
79.29 m
78.38 m
78.27 m
78.20 m
78.25 m
75.63 m
75.31 m
74.80 m
73.74 m
73.51 m
73.53 m
73.59 m
71.75 m
71.23 m
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
Olivier BALIEU
Page 54 sur 97
90.00 m NGF
89.00 m NGF
88.00 m NGF
PHE Q100
PHE 2002
87.00 m NGF
86.00 m NGF
85.00 m NGF
Pont RD 982
84.00 m NGF
83.00 m NGF
82.00 m NGF
81.00 m NGF
80.00 m NGF
79.00 m NGF
Pont CD 22
78.00 m NGF
77.00 m NGF
76.00 m NGF
75.00 m NGF
74.00 m NGF
73.00 m NGF
72.00 m NGF
71.00 m NGF
70.00 m NGF
0m
250 m
500 m
750 m
1000 m
1250 m
1500 m
1750 m
2000 m
2250 m
Figure 14 : Ligne d’eau calculée sur les Seynes
On note l’importance des remous provoqués par les franchissements (RD 982 et
CD 22), avec, pour Q100 un exhaussement amont de la ligne d’eau de l’ordre de
2,50 m au droit de la RD 982, et de l’ordre de 2,00 m au droit de la RD 22.
Safege
Olivier BALIEU
Page 55 sur 97
Le pont sous la RD 982 est submergé pour Q100 et Q 2002.
Arpaillargues
Plan: Plan 10
River = Seynes Reach = Seynes
04/10/2010
RS = 4.5
BR
82
Legend
WS q100
Profil en travers
WS 2002
Ground
Bank Sta
80
Ligne d’eau crue 100 ans
78
Elevation (m)
Ligne d’eau crue 2002
76
74
Rive gauche
Rive droite
72
70
-100
-50
0
50
100
150
200
250
300
Station (m)
Figure 15 : Lignes d’eau au droit du rétablissement des Seynes sous la RD 982.
Le pont sous la RD 22 n’est submergé que pour la crue centennale :
Arpaillargues
Plan: Plan 10
River = Seynes Reach = Seynes _ ava l
04/10/2010
R S = .5
BR
pont cd22
80
Legend
WS q100
Profil en travers
WS 2002
Ground
78
Bank Sta
76
74
Elevation (m)
Ligne d’eau crue 100 ans
72
Ligne d’eau crue 2002
70
68
66
Rive droite
Rive gauche
0
200
400
600
800
1 000
1200
Station (m )
Figure 16 : Lignes d’eau au droit du rétablissement des Seynes sous la RD 22.
Safege
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Page 56 sur 97
5.1.2 Le ruisseau de Font de Clarette
Profil ruisseau de Clarette
P7
P6
P5
P4_amont_Pont
P_aval_Pont
P3
P2_busage
P_aval_busage
P1
PK
0m
231 m
452 m
517 m
519 m
617 m
817 m
832 m
967 m
Cote des plus hautes
eaux calculée pour
Q100 (référence)
98.23 m
92.71 m
89.03 m
87.96 m
87.81 m
86.36 m
85.49 m
85.37 m
81.17 m
Cote des plus hautes eaux calculée
pour Q2002
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
98.11 m
92.36 m
88.41 m
87.74 m
87.59 m
86.16 m
85.38 m
85.20 m
81.17 m
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
NGF
Tableau 19 : Cotes des plus hautes calculées par profil sur le ruisseau de Font de Clarette
100.00 m NGF
99.00 m NGF
98.00 m NGF
PHE Q100
PHE 2002
97.00 m NGF
96.00 m NGF
95.00 m NGF
94.00 m NGF
93.00 m NGF
92.00 m NGF
91.00 m NGF
90.00 m NGF
89.00 m NGF
88.00 m NGF
87.00 m NGF
86.00 m NGF
85.00 m NGF
84.00 m NGF
83.00 m NGF
82.00 m NGF
81.00 m NGF
80.00 m NGF
0m
250 m
500 m
750 m
1000 m
Figure 17 : Ligne d’eau calculée sur le ruisseau de Font de Clarette
On note qu’à partir du profil Paff2, soit le profil à l’aval immédiat du camping (en
bas de parcelle), le ruisseau a un profil en lit perché et une section insuffisante : les
eaux débordent donc par surverse au-dessus du muret en rive gauche, pour rejoindre
le lit majeur des Seynes. À partir de ce point, l’ensemble de la zone sous la rive
gauche du ruisseau, avant confluence, est soumise à un risque de ruissellement
superficiel.
Safege
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Arpaillargues
Plan: Plan 10
River = Clarette Reach = Clarette
04/10/2010
RS = 3
p_aff_3
94
Legend
WS q100
WS 2002
Ground
Bank Sta
92
Elevation (m)
90
88
86
84
-200
-150
-100
-50
0
50
100
Station (m)
Figure 18 : Lignes d’eau sur le ruisseau de Font de Clarette, au droit du camping (p-aff_3)
Arpaillargues
Plan: Plan 10
River = Clarette Reach = Clarette
04/10/2010
RS = 1.95
Culv
buse 1000
94
Legend
WS q100
WS 2002
Ground
Levee
92
Ineff
Bank Sta
Elevation (m)
90
88
86
84
82
-100
-50
0
50
100
150
200
250
Station (m)
Figure 19 : Lignes d’eau sur le ruisseau de Font de Clarette, au droit du fi1000 à l’aval du
camping (p-aff_2)
Les photos suivantes décrivent le fonctionnement hydraulique de l’extrémité aval du
ruisseau de Font de Clarette pour les crues largement débordantes de 2002 et
d’occurrence 100 ans.
NB : les zones inondables dessinées sur ces photographies sont purement
indicatives. Leur délimitation exacte est présentée dans la carte « Figure 21 : Carte
de l’aléa inondation pour la crue centennale sur la commune de Arpaillargues et
Aureilhac »
Safege
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Débordements en rive gauche
Écoulement principal
Zone potentiellement inondée, indicative
Débordements en rive gauche
Vers les Seynes
Écoulement principal
Zone potentiellement inondée, indicative
Figure 20 : Fonctionnement hydraulique du ruisseau du Font de Clarette à son extrémité aval
Safege
Olivier BALIEU
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5.2
Délimitation de l’emprise de la zone inondable
La carte suivante présente, sur fond cadastral, l’étendue de la zone inondable par la
crue centennale, les cotes des plus hautes eaux calculées aux profils, ainsi que les
profondeurs d’eau au sein de la zone inondée, pour les Seynes et le ruisseau de Font
de Clarette sur le territoire communal d’Arpaillargues et Aureilhac.
À titre d’information, les cartes dans les pages qui suivent présentent la comparaison
de notre estimation de l’aléa avec l’emprise des zones inondables obtenue par la
méthode hydrogéomorphologique.
Safege
Olivier BALIEU
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Figure 21 : Carte de l’aléa inondation pour la crue centennale sur la commune de Arpaillargues et Aureilhac
Safege
Olivier BALIEU
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Figure 22 : Comparaison de l’aléa inondation obtenue par modélisation hydraulique pour la
crue 100 ans avec l’emprise des zones inondables obtenue par la méthode
hydrogéomorphologique (ATLAS AZI DIREN Languedoc Roussillon)
Safege
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ANNEXE 1
MÉTHODE CRUPEDIX
Objectif :
Estimation du débit de pointe de la crue de fréquence décennale
sur un bassin versant non jaugé.
Source bibliographique
Synthèse nationale sur les crues des petits bassins
versants. Fascicule 3. La méthode CRUPEDIX. Ministère de l’Agriculture. Juillet
1980.
Cette formule a été calculée par le Service de l’Hydraulique du Ministère de
l’Agriculture en 1980 par une approche statistique à partir d’observations de crues
sur 630 bassins versants de superficie comprise entre 10 et 2 000 km².
Elle se présente sous la forme suivante :
Qd = S0.8 . (P10/80)².R
avec : Qd :
débit instantané de crue de fréquence décennale, en m3/s.
S:
Superficie du bassin versant, en km².
P10 :
Précipitation journalière de fréquence décennale, en mm.
Coefficient régional. La valeur de ce coefficient est 2 pour l’arc
R:
méditerranéen.
L’intervalle de confiance qui a une probabilité de plus de 90 % d’encadrer la valeur
vraie est l’intervalle (Qd/2, 2Qd). L’intervalle (2Qd/3, 3Qd/2) correspond à une
probabilité d’environ 70 %.
Application :
Bassin Versant
Seynes Moulin Seynes CD22 Clarette
OH2 -RD982
OH3 -CD22
Clarette
7300
7800
280
1.5
1.5
1.5
148.4
148.4
148.4
160
168
12
Superficie (ha)
R Crupedix
P10 (mm)
QIX 10 CRUPEDIX (m3/s)
Safege
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ANNEXE 2
MÉTHODE SOCOSE
Objectif : Estimation du débit de pointe de la crue de fréquence décennale sur
un bassin versant non jaugé.
Source bibliographique : Synthèse nationale sur les crues des petits bassins
versants. Fascicule 2. La méthode SOCOSE. Ministère de l’Agriculture. Juillet
1980.
Cette formule a été calculée par le Service de l’Hydraulique du Ministère de
l’Agriculture en 1980 à partir d’observations sur 187 bassins versants retenus, de
superficie variant entre 2 et 200 km².
Les variables explicatives utilisées par cette méthode sont :
S:
Surface du bassin versant, en km².
L:
Longueur du plus long talweg, en km.
Pa :
Pluviométrie moyenne interannuelle, en mm.
P10 :
Précipitation journalière décennale, en mm.
Ta :Température moyenne interannuelle réduite au niveau de la mer, en °C.
b:
Exposant de la loi de MONTANA de fréquence décennale.
Elles permettent d’atteindre les valeurs intermédiaires suivantes indispensables au
calcul du débit de crue décennale :
Calcul de la durée caractéristique de crue D :
In (D) = -0,69 + 0,32 In (S) + 2,2 √ (Pa/(P10 x Ta))
D en heures, S en km, Pa et P10 en mm, Ta en °C
Calcul de l’interception potentielle J :
J = 260 + 21 In (S/L) - 54 √ (Pa/P10)
J en mm, S en km, L en km, Pa et P10 en mm.
Safege
Olivier BALIEU
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Calcul de l’indice pluviométrique k :
k = 24b x P10 / [21 (1 + √ S/ (30 x 3 D))]]
Calcul du nombre intermédiaire ρ :
ρ = 1-J / (5 x k x (1,25 x D)1-b)
Détermination du coefficient ε à partir de b et ρ, par le graphique ci-après :
Calcul du débit de pointe de crue décennale Qd en m3/s
Qd = ε x k x S x ρ2 ((1,25D)b x (15 - 12p))
si ρ >0
si ρ ≤ 0
Qd = 0
Application
Bassin Versant
Superficie (km2)
longueur du plus long chemin hydraulique en km
Pa (mm)
P10 (mm)
Ta (°C)
b
QIX 10 SOCOSE (m3/s)
Safege
OH2 -RD982
OH3 -CD22
Clarette
73
78
2.8
20.13
21.04
4.70
744
744
744
148.4
148.4
148.4
14.5
14.5
14.5
0.8
0.8
0.8
81
85
9
Olivier BALIEU
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ANNEXE 3
MÉTHODE DU DOUBLE RESERVOIR
LINÉAIRE
Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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La formule ici utilisée est la formule de Desbordes :
K'=
K ( Desbordes )
2
Récapitulatif des données d’entrée du modèle C – double réservoir linéaire
•
Surface du bassin versant (km2);
•
Imperméabilisation (%) ;
•
Longueur hydraulique (km) ;
•
Pente (m/m) ;
•
Pertes initiales = 0,77*(pente)^(0,79)
•
Paramètres de Horton permettant de décrire les infiltrations continues;
•
Coefficient de réduction = 0,9
•
Temps de réponse (min) (Desbordes)
Safege
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Application :
Bassin Versant
Superficie (km2)
Cr10
Cr100
longueur du plus long chemin hydraulique en km
pente moyenne %
pertes initiales (mm)
Temps de réponse (Desbordes) 10 ans (min)
Temps de réponse (Desbordes) 100 ans (min)
QIX 10 double reservoir linéaire (m3/s)
QIX 100 double reservoir linéaire (m3/s)
Safege
OH2 -RD982
OH3 -CD22
Clarette
73
78
2.8
32%
33%
33%
61%
62%
62%
20.13
21.04
4.70
1.3
1.3
2.1
4.0
4.0
5.8
104
39
103
72
27
71
191
208
13
747
801
40
Olivier BALIEU
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ANNEXE 4
MÉTHODE RATIONNELLE
Objectif :
Estimation du débit de pointe de crues diverses sur un bassin versant non jaugé.
Source bibliographique Recommandation pour l’Assainissement Routier.LCPC SETRA - Ministère des Transports - Direction des Routes - 1982.
Le débit de pointe est donné par la relation suivante :
Q(F) = 2,78.C.i(F,t).A
avec
C:
i(F,t) :
A:
Q(F) :
Coefficient de ruissellement instantané (sans unité),
Intensité moyenne de la pluie en fonction de la durée t et de la fréquence F de cette
pluie (en mm/h)
Surface du bassin (en ha).
Débit de pointe de fréquence F (l/s).
Pour un versant donné, le débit de pointe est obtenu pour une intensité pluviométrique calculée pour une durée de
pluie égale au temps de concentration du bassin. Le calcul de cette intensité a été effectué à partie de la formule
de Montana :
i(F) = a(F).tcb(F)
avec
a (F) et b (F) : coefficients dépendant de la fréquence F.
tc :
temps de concentration en mn.
Le temps de concentration peut être obtenu par la relation L/V, rapport de la longueur du chemin hydraulique le
plus long sur la vitesse d’écoulement moyenne.
La vitesse d’écoulement moyenne V et le coefficient de ruissellement instantané C ne peuvent être approchés
qu’en première approximation. V dépend de la pente, de l’état d’encombrement de la section d’écoulement pour
les fossés, et cours d’eau, et de l’état du terrain en surface (surfaces imperméabilisées, boisements, prairies,
cultures, labours, saturation) pour les écoulements non marqués. Les facteurs influençant C sont la pente,
l’occupation du sol et le comportement hydraulique des sols.
Compte tenu de la difficulté d’estimer la vitesse d’écoulement moyenne V, et par conséquent tc, il a été utilisé les
formules suivantes :
Formule de VENTURA :
Formule de PASSINI :
Formule de KIRPICH :
Formule de GIANDOTTI
avec
Safege
tc :
S:
L:
H:
P:
l:
h:
tc = 0,1272.S1/2 / p1/2
tc = 0,108.(S.L)1/3 / p1/2
tc = (1x1000)1,15 / 3085 / (h x 1000)0,38
tc = (4(A)1/2+1,5L)/(0,8(H1/2)
temps de concentration en h,
surface du bassin versant en km²,
longueur du chemin hydraulique le plus long, en km,
dénivelé du bassin versant en m,
pente moyenne du bassin versant (H/L) en m/m,
longueur du cours d’eau principal en km,
dénivelé du cours d’eau principal entre la source et l’exutoire en km.
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ANNEXE 5
MÉTHODE DES EXPERTS
Cette formule est une adaptation de la formule rationnelle au contexte gardois.
La formule rationnelle s'écrit Q = C I A / 3,6
avec
A : surface du bassin versant en km²
C : coefficient d'écoulement
I : intensité de la pluie (mm/h) pendant le temps caractéristique du
bassin versant
Q : débit de même fréquence que I
Expression du coefficient d'écoulement "centennal"
C est donné par C = 0,8 (I - Po/PJ100)
Po est tabulé et varie entre 0 et 90 selon les sols, la morphologie et la couverture
végétale (tableau 2.1). Soit 0,56 ≤ C ≤ 0,8 avec PJ100 = valeur de la pluie journalière
de fréquence centennale
Expression du temps de concentration
Tc = 1,8 . L0,6 . Pa-0,33 . Rm-0,23
avec
Tc : temps de concentration en heures
L : longueur du bassin versant en km
Pa : pente moyenne des versants en m/m
Rm :
ruissellement = 0,8 (Pj-P0) en mm
Pj : pluie journalière (mm)
P0 : seuil de ruissellement (mm)
Safege
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Couverture végétale
Bois
Pâturage
Culture
Morphologie
Pente %
Terrain sable
grossier
Terrain
limoneux
Terrain argileux
compact
presque plat
0-5
90
65
50
ondulé
5-10
75
55
35
montagneux
10-30
60
45
25
presque plat
0-5
85
60
50
ondulé
5-10
80
50
30
montagneux
10-30
70
40
25
presque plat
0-5
65
35
25
ondulé
5-10
50
25
10
montagneux
10-30
35
10
0
Valeurs de P0
Application :
Sous-bassin
BV2_OH2
BV3_OH3
Bva_Clarette
zones boisées
terres agricoles
Safege
Perméable en
75
75
75
Pente des
Perméabilité (%)
Sols
versants(%)
grand
Peu Perméable Imperméable terres agricoles zones boisées
20
5
55
45
1.30%
20
5
65
35
1.27%
20
5
60
40
2.06%
90
65
65
35
50
25
69
66
67
valeurs de référence Méthode des Experts
Rétention initiale
Po (mm)
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ANNEXE 6
MÉTHODE DE BRESSAND GOLOSSOV
La formule de Bressand Golossov permet d’évaluer le débit de pointe de crues
exceptionnelles (contexte cévenol). Sa formulation dépend de la superficie des
bassins versants (A) :
1. Si A <=20 km2
Elle est inspirée de la méthode rationnelle : QIX = C.I.A, avec
•
QIX = débit de pointe en m3/s,
•
C = coefficient de ruissellement
•
I = intensité pluviométrique en mm/h, calculée à partir des coefficients de
Montana de Nîmes Courbessac, pour le temps de concentration tc du bassin
versant ;
•
A = superficie du bassin versant en km2
La méthode de Bressand Golossov prend en compte un coefficient de ruissellement
C variable selon l’événement (supérieur pour des pluies plus intenses, et calculé
comme suit :
C100 = 0,8*(1-Po)/Pj
C10= 0,6* C100
Avec
Po : rétention initiale ou seuil de ruissellement (mm) :
Couverture végétale
Morphologie
Pente %
Terrain sable
grossier
Terrain
limoneux
Terrain argileux
compact
Bois
presque plat
ondulé
montagneux
0-5
5-10
10-30
90
75
60
65
55
45
50
35
25
Pâturage
presque plat
ondulé
montagneux
0-5
5-10
10-30
85
80
70
60
50
40
50
30
25
Culture
presque plat
ondulé
montagneux
0-5
5-10
10-30
65
50
35
35
25
10
25
10
0
Valeurs de P0
Safege
Pj = pluie journalière centennale
Olivier BALIEU
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Le temps de concentration est estimé à partir de l’estimation de la vitesse
moyenne d’écoulement sur les versants et dans le réseau. Cette vitesse est
calculée en fonction de la pente des versants P :
o Pour P<1% :
V=1 m/s
o Pour 1% <P<10% :
V= 1 + (P-1)/9
o Pour 10% <P :
V=2m/s
avec P exprimée en %
2. Si A >20 km2 : le débit de pointe est calculé par la formule de Myer
Q = 30. A 0, 75
APPLICATION DES MÉTHODES RATIONNELLES, DES EXPERTS ET DE
BRESSAND GOLOSSOV
Bassin Versant
Superficie (km2)
Périmètre (m)
longueur hydraulique (m)
point haut (mNGF)
point bas (mNGF)
pente du profil en long
Pente moyenne des versants
Tc Passini en heures
Tc moyen en heures
Tc lefort en heures
tc selon Bressan Golossof en heures
Pj10 (mm)
Pj100 (mm)
P0 (rétention) (mm)
Cr10_Oc_Sol
Cr10 experts
Cr100 experts
méthode rationnelle sur Tc moyen et Cr10 occ_sol
méthode des Experts sur Tc Lefort et Cr10 experts
méthode rationnelle sur Tc moyen et cr100
méthode des Experts sur cr100 experts et Tc Lefort
méthode de Bressand Golossov
Safege
OH2 -RD982
OH3 -CD22
Clarette
73
78
2.8
47710
55010
10070
20125
21040
4700
332
332
181
70.57
65
84
1.3%
1.3%
2.1%
3.8%
3.7%
2.5%
10.8
11.3
1.8
7.7
8.0
2.1
9.7
10.1
4.6
5.4
5.7
1.2
148.4
148.4
148.4
296
296
296
68.7
66.1
67.4
30%
30%
30%
32%
33%
33%
61%
62%
62%
93
96
10
83
89
6
403
420
49
328
343
25
749
787
41
Olivier BALIEU
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ANNEXE 7
MÉTHODE DU GRADEX
OBJECTIF : Estimation du débit de pointe de crues de fréquences rares.
Source bibliographique :
GUILLOT P. et DUBAND D. (1967). La méthode du Gradex pour le calcul de la
probabilité des crues à partir des pluies. AISH Publications n° 84.
CTGREF - Informations Techniques - Cahier n° 7, feuillet n° 4, septembre 1972 :
l’application de la méthode du Gradex à l’estimation des crues de faible fréquence.
MICHEL C. et OBERLIN G. (1987). Seuil d’application de la méthode du Gradex - La
Houille Blanche n° 3.
Très souvent, le nombre d’années d’observation des débits aux stations de jaugeage ne
permet pas de déterminer les débits de pointe de crues de fréquences rares (au-delà de la
fréquence décennale). Ces débits peuvent être estimés par la méthode du GRADEX,
développée à l’origine par GUILLOT et DUBAND, ingénieurs à la Direction technique
Générale d’EDF, en 1967.
Cette méthode, qui tire profit du nombre d’années d’observation des pluies plus important
que celui des débits, est la plus utilisée en France pour la détermination des crues de
probabilité très faible.
On suppose que pour un bassin versant donné, on dispose d’une durée caractéristique de crue
D ou temps de base des hydrogrammes (souvent celle de la crue décennale obtenue par la
méthode SOCOSE).
Soient P, la pluie décennale de l’année et Q, le débit maximal de la même année. Les
réalisations de P et Q n’appartiennent pas forcément au même événement averse - crue. par
ailleurs, les volumes de pluie et de débit se rapportent à la durée caractéristique du bassin
versant.
Safege
Olivier BALIEU
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La méthode du GRADEX repose sur les hypothèses suivantes :
La variable aléatoire P suit la loi de Gumbel :
ou
Fp = exp (- exp (-(P-Po) / ap))
P = Po - ap In (-In Fp)
fréquence au non-dépassement de la variable aléatoire
avec Fp :
P ou encore probabilité qu’une année donnée, la pluie maximale
soit inférieure ou égale à l avaleur P,
ap :
gradex de la distribution (abréviation de gradient exponentiel)
Po :
paramètre de position de la loi.
On suppose que pour un événement pluviométrique exceptionnel, tout supplément de pluie
dP est efficace et entraîne un supplément d’écoulement dQ tel que dQ = dP.
En combinant la loi de probabilité des pluies et l’hypothèse concernant le passage des pluies
aux débits, il est démontré que la loi de probabilité des valeurs de crues extrêmes est
également une loi de Gumbel avec une valeur de gradex égale à celle des pluies (dans la
mesure où les débits Q et les pluies P sont exprimés dans la même unité).
Q = Qo - aq In (-In Fq)
avec
aq = S (km²).ap(mm) / (3,6.D(h))
on a par exemple : Q10 = Q0 - aq In (-In 0,9)
d’où
Q = Q10 + aq In (In 0,9 / In Fq)
Ainsi par exemple Q100 = Q10 + aq x 2,35
Ce résultat permet d’obtenir le débit de crue correspondant à une fréquence donnée. Il s’agit
d’un débit moyen QM sur une durée égale à la durée caractéristique de crue, à partir duquel
on déduit le débit instantané de pointe QI de même fréquence à l’aide d’un coefficient R égal
à QI / QM.
Le rapport moyen R entre le débit instantané de crue et le débit moyen journalier de crue est
donné par la méthode SOCOSE :
QI/QM = 1+ 1,56 x exp[-0,137*(ln(D))2]
Pratiquement, on procède de la façon suivante :
-
détermination du temps de base des hydrogrammes (pris égal à la duré caractéristique D
de la crue de fréquence décennale) ;
-
détermination du coefficient R = QI/QM ;
-
détermination du débit moyen décennal sur une durée égale à D ;
-
détermination de la loi fréquentiel (loi de Gumbel) des pluies maximales annuelles d’une
durée voisine de D (estimation du gradex des pluies) ;
-
estimation du gradex des débits sur une durée voisine de D
-
estimation des débits moyens et de pointe de diverses fréquences.
Safege
Olivier BALIEU
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CALCUL DU GRADEX DES PLUIES
Les données de pluie utilisées sont les pluies statistiques de Nîmes Courbessac :
MF Nimes Courbessac
T (heures)
1
3
6
12
24
48
10 61.8 94.3
118
132
148
164
T retour (ans)
50 81.7 162.3 211.7 220.4 242.7 242.5
100 97.4 202.1
270 271.1
296 281.7
Le calcul du gradex des pluies est le suivant :
période T
Fréquence F
10
100
Safege
1-F
0.1
0.01
0.9
0.99
-LN(-LN(1-F))
2.25
4.60
Delta u (100-10 ans)
2.35
sur Dt =
24 h
D mm
148
Gradex pluie
63.0
sur Dt =
12 h
139.1
59.2
sur Dt =
6h
152
64.7
sur Dt =
3h
107.8
45.9
Olivier BALIEU
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ANNEXE 8
MÉTHODE DU GRADEX SPC
Le Service de Prévisions des Crues Grand Delta propose l’adaptation suivante de la
méthode du Gradex (source : note du SPC Grand Delta) :
Safege
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Application de la méthode du Gradex sur les durées D, 2D, et Dr(SPC) :
Bassin Versant
Superficie (km2)
D de Socose en heures
Dr durée caractéristique de crue - GRADEX - en h
GRADEX des pluies (sur la durée D) en mm
Gradex des débits sur D en mm
GRADEX des pluies (sur la durée 2D) en mm
Gradex des débits sur 2D en mm
GRADEX des pluies (sur la durée Dr SPC) en mm
Gradex des débits sur Dr SPC en mm
R (Qp/Qm)
Q10 proposé double réservoir linéaire
méthode du Gradex sur D
méthode du Gradex sur 2D
méthode du Gradex sur Dr - méthode SPC
Safege
OH2 -RD982
OH3 -CD22
Clarette
73
78
2.8
7.2
7.4
2.5
5.1
5.3
1.6
35
35
20
97
103
6
49
49
29
69
73
4
60
61
33
236
248
16
2
2
2
191
208
13
647
690
42
513
549
34
1302
1375
88
Olivier BALIEU
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ANNEXE 9
RECUEIL DES DONNÉES DES PLUS
HAUTES EAUX 09/09/02
Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
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Safege
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Safege
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Safege
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Safege
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Page 90 sur 97
Safege
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ANNEXE 10
RÉSULTATS PAR PROFILS DE LA
MODÉLISATION DE LA CRUE 100 ANS
Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
Olivier BALIEU
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Safege
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