RU10. Inondations Enjeux de résilience-X Maitrerobert-Veolia

Séminaire PFVT sur la Résilience Urbaine
Les inondations : un enjeu majeur de la
résilience des villes :
L'apport d'une gestion dynamique des
flux dans la gestion de crise
X. Maitrerobert
Veolia – Innovation and Marchés
Vendredi 30/10/2015 - AFD
Sommaire / Contenu :
1 - Un sujet compliqué
2 - Quelques chiffres clé
3 - Le contexte international
La directive européenne Inondations de 2007 pour l’UE
4 - Le futur : un cocktail explosif pour des crises annoncées dans les
Villes
5 - La complexité des phénomènes, des sujets et des acteurs
appréhendée au travers de deux axes : Temporel et spatial
6 - Dans la gestion de crise, la maîtrise du risque par une bonne
régulation des flux
- Cas de Copenhague : gestion optimisée des flux dans un système
d’assainissement urbain
- Cas de la gestion des inondations du bassin versant de la Bièvre
7 - Veolia partenaire du réseau 100 Resilient Cities
2
1 - Les inondations : un sujet compliqué
o
De nombreux acteurs impliqués et un cadre reglementaire ( en
France) en pleine évolution et souvent fragmenté:
o
o
o
o
o
o
De nombreux savoir faire techniques et opérationnels requis :
o
o
o
o
o
o
Etat, services déconcentrés (DREAL, DDT),
collectivités locales et leurs émanations: agglomérations , Métropoles, EPTB, syndicats
de rivières (Encore plus compliqué pour les secteurs urbains côtiers)
Première implémentation de la directeur européenne « inondation » de 2007
MAPTAM – NOTRe , GEMAPI a venir
impacts environnementaux, humains et économiques; assurances,
Gestion des réseaux d’assainissement urbain : conception hydraulique , opération et
maintenance, Techniques Alternatives (TA)
Gestion hydrologique des bassins versants
Instrumentation des réseaux d’assainissement et des bassin versants , télégestion,
système informatiques, SIG (Systèmes d’information géographique)
La « science » météo ( Système de surveillance RADAR , alerte et prévention
Modélisations hydrauliques et hydrologiques, calage des modèles
Des pas de temps aux logiques différentes qui s’entrecroisent :
o
Le Long Terme ( 5/10 a 30 ans) : temps de la planification des grands ouvrages
nouveaux de protection et de régulation des flux, les politiques de maitrise des sols
o
Le Moyen terme ( 1 a 5/10 ans ) : la maintenance et amélioration continue du
système d’assainissement urbain et du système hydrologique du bassin versant
Le Court Terme : la gestion de l’évènement pluvial lui même avec :
L’avant ( prévision et préparation) , le pendant (gestion opérationnelle en temps réel pour
limiter les impacts) et l’après
Avec des acteurs différents
o
o
o
3
2 - Quelques chiffres clé

Global : Environ 20 000 morts par an, le nombre de victimes dû aux inondations.

La moitié des catastrophes naturelles mondiales sont des inondations ( source :
http://www.risquesmajeurs.fr/faire-face-aux-inondations )


Global : Plus de 1 000 milliards de dollars par an… c’est le coût estimé total des
inondations dans les grandes villes côtières de la planète à l’horizon 2050, si rien n'est
fait pour endiguer la menace ( source : http://www.risquesmajeurs.fr/vers-une-vision-partag%C3%A9e-de-la-gestion-du-risque )
Europe : Entre 1998 et 2008, plus d'une centaine de grandes inondations ont eu
lieu en Europe, entraînant la mort de 700 personnes et le déplacement de plus
d'un demi-million de personnes (source : http://www.risques.gouv.fr/risques-naturels/inondation )
4
2 - Rapport sur les catastrophes dans le monde 2015
(09/2015) - International Federation of Red Cross
and Red Crescent Societies
5
3 - Le contexte international : Aspects règlementaires
: Directive Européenne « inondation » : Definitions
(article 2)




DIRECTIVE 2007/60/EC du 23/10/2017 : transposée en France par
la loi du 12 juillet 2010 portant engagement national pour
l’environnement (Grenelle 2)
«inondation»: submersion temporaire par l’eau de terres qui ne sont pas
submergées en temps normal. Cette notion recouvre les inondations dues
aux crues des rivières, des torrents de montagne et des cours d’eau
intermittents méditerranéens ainsi que les inondations dues à la mer dans les
zones côtières et elle peut exclure les inondations dues aux réseaux
d’égouts;
«risque d’inondation»: la combinaison de la probabilité d’une inondation et
des conséquences négatives potentielles pour la santé humaine,
l’environnement, le patrimoine culturel et l’activité économique associées à
une inondation.
Source : http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX:32007L0060
6
3 - Pour faire court : la declinaison de la directive
inondation dans le contexte francais :
EPRI
L’évaluation préliminaire des risques
d’inondation ( national plus au niveau de chaque
district / bassin – faits en 2011 et 2012)
National
SNGRI
Stratégie nationale de gestion des risques
d’inondation ( adoptée en 10/2014)
PGRI
Plan de gestion des risques d’inondation
( a publier fin 12/2015 au plus tard ) – en
consultation publique depuis 01/2015
TRI
Territoires à risque d’inondation important
(TRI) : au nombre de 122 au plan national
SLGRI
Par district
ou bassin
versant
Stratégies locales de gestion des risques
d'inondation :
- elaboration 2015-2016 pour les TRI
-
PAPI
PPRi
Mise en oeuvre 2017-2021
Au niveau local
- Cartographie plus fine que celle des TRI au plan local
- Valeur reglementaire directe (Servitude Util.publique)
7
4- Le futur : Les 2 éléments d’un coktail explosif
pour des crises annoncées dans les Villes :

Les effets du changement climatique :
o

Renforcement de la fréquence des évènements extremes deja constaté dans
certaines zones
Une urbanisation rampante conduisant a une
imperméabilisation sans cesse croissante des
sols
8
4 - IPCC : AR 5 : RISK OF CLIMATE CHANGE
INCREASE WITH CONTINUED HIGH EMISSIONS
9
4 - L’urbanisation rampante source
d’imperméabilisation croissante des sols :
Les effets de l’imperméabilisation
Source : http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/DGALN_Ville_assainissement_so.pdf
12
4 - Que veut dire imperméabilisation avec le recul du
temps ? Benidorm en 1965
Playa de levante, Benidorm, Alicante,Spain circa 1965
Source: http://www.theguardian.com/cities/ng-interactive/2015/jan/20/costa-del-concrete-mediterraneancoastline-then-now-in-pictures
13
4 - Que veut dire imperméabilisation avec le recul du
temps ? La même en 2010
Playa de levante, Benidorm, Alicante,Spain in 2010
Source: http://www.theguardian.com/cities/ng-interactive/2015/jan/20/costa-del-concrete-mediterraneancoastline-then-now-in-pictures
14
France :pour repenser à des évènements récents :
intempéries du 3/10/2015 dans le Sud est
o
Source : France : intempéries du 3/10/2015 : Climat + bétonisation = orages
meurtriers ( article dans Reporterre du 5/10/2015)
o
URL : http://www.reporterre.net/Climat-betonisation-orages-meurtriers
Antibes - Cagnes sur mer: 1961
15
France : Pour repenser à des évènements récents :
intempéries du 3/10/2015 dans le Sud Est
Aujoud’hui
o
Imperméabilisation des sols : En France : les études statistiques du ministère en
charge de l’environnement montrent que l’artificialisation des sols est liée pour plus de
la moitié à l’habitat dont la surface occupée a augmenté cinq fois plus vite que la
population.
16
5 - La complexité des phénomes appréhendée au
travers de deux axes : Temporel et spatial
o
Axe temporel :
o
o
o
o

Le Long Terme ( 5/10 a 30 ans) : pour la planification des grands ouvrages nouveaux de
protection et de régulation des flux
Le Moyen terme ( 1 a 5/10 ans ) : la maintenance et amélioration continue du système
d’assainissement urbain et du bassin versant
Le Court Terme : la gestion de l’évènement pluvial lui même dans son cycle complet avec :
L’avant ( prévision - pour aussi loin que on puisse le prévoir - et préparation et « early
warning » ) , le pendant (gestion opérationnelle en temps réel pour limiter les impacts et les
dommages aux biens et aux personnes) et l’après ( « recovery » post crise, bilan , leçons,
documentation,..)
Axe spatial :


Du réseau urbain d’assainissement ( en général collectif dans les villes ou zones urbaines )
 Les villes peuvent s’inonder par les réseaux mis en charge / Effet du ruissellement
urbain (Run-off water) : la moitié des inondations hors submersion marine
Au bassin versant dans lequel il se situe :
o
o
o
o
pour les villes riveraines d’un fleuve : inondation, crues de rivières ,
pour les villes cotières : écoulement dans la mer ou les etangs lagunaires …marée, vent
Effet des nappes phréatiques au plan hydrogeologiques qui peuvent charger en ECP les
reseaux d’assainissement, et contribuer ainsi a aggraver accentuer le risque inondation
interaction possible entre les deux par temps de pluie
19
5 - Les rôles dominants selon les axes
Echelle
géographique
Echelle/horizon de temps :
Le réseau
d’assainissement
urbain (séparatif
et/ou unitaire).
-
Long Terme
(Peu de réseaux- sauf fossés –
dans les villes des pays en
développement)
Moyen terme
Court Terme
Consultants ingéniéristes
pour schéma directeur
d’investissement sous la
houlette du (ou des)
Maitres d’Ouvrages (MO)
(Villes, Métropole, EPTB,
Syndicat de communes etc
..)
Opérateur du réseau
en lien avec son MO
pour la maintenance
du réseau
Opérateur du réseau
(astreintes)
Distribué entre :
Etat et coll loc
Poids de la DI en cours
d’implémentation (
dans l’Union
Européenne)
Et métiers d’ingéniériste
conseil spécialistes
-
Rôle pivot de la collectivité
(Agglo) dans un nuage
d’acteurs divers (étatiques
et locaux)
En général pas ou peu
d’operateur avec
organisation ad hoc –
astreinte - couvrant tout le
BV ( pour les petits BV)
Sous contrôle de l’autorité
organisatrice
(peu performant dans les
pays en développement)
Zoom au dessus
Dezoome en dessous
Le réseau dans son
bassin versant et le
bassin versant dans
sa globalité.
Petits bassins
versants urbanisés
Grands bassins
versants
hydrographique
-
-
Idem LT
« Patchy »
Très distribué entre les
acteurs avec rôles de
Maitre d’ouvrage (MO)(
plusieurs en général)
en fonction des marchés
publics et des Plans
d’Actions
Pour les gros bassins versants
avec villes importantes en aval il
y a des Opérateurs de flux
macroscopiques type ETPB en
France ( ex: EPTB Seine Grands
Lacs )
Ces opérateurs gèrent les
bassins réservoirs en amont
des villes, dit écrèteurs de
crues
6 - Dans la gestion de crise, la maîtrise du
risque par une bonne régulation des flux
o
Ou comment contribuer à repousser la période de
retour de la pluie « limite » par une bonne gestion des
flux
o
Deux cas pratiques exemple de « bonnes pratiques »
illustrant :
- le cas d’un réseau d’assainissement urbain :
Copenhague/Dannemark
o - le cas d’un petit bassin versant peri-urbain : La Bievre
en région Parisienne /France
o
21
Copenhagen
The Copenhageners are proud of their
harbour. It is everybody’s harbour.
We love our harbour because it is clean.
We can swim in it, row in it or just talk a
walk along the harbour front.
Frank JENSEN
Lord Mayor of Copenhagen
22
precipitation
re
ca
st
6 – Copenhaguen : STAR Utility Solutions PREACT
Fo
Rain forecast
Rainfall forecast
mean intensity for
(peras sub-catchment)
daily temperature
sub-catchment
snow storage
normal
potential
evaporation
Forecast
diurnal variation
saturation
storage
slow runoff
indirect runoff
direct runoff
Runoff
model
Stochastic
state
estimation
flow measurement
flow
forecast
radar
data
raingauge
data
flow
measurement
6- Copenhaguen: STAR Utility Solutions PREACT
Avoid combined sewer overflow
(flow forecast + wet weather operation) + integrated real time control
Wet weather operation
with radar flow forecast
Avoided
overflow
Inlet flow
Capacity in
wet weather operation
Capacity under
normal operation
Time
Inlet
flow
Wet weather operation
without radar forecast
6 – Copenhaguen :STAR Utility Solutions Sewerflex
Calculate risk at each section:
• forecasted flow
• storage filling
• connected area
• anticipated impact (prioritisation)
• transport capacities
• treatment capacity
We use a genetic algorithm
to find the flows that
minimize the total risk.
The genetic algorithm is a mathematical search engine use to find the optimal
flows within the network that minimise the total risk of overflow.
Volume reduction [%] achieved by
with STAR Utility Solutions - Sewerflex
6 – Copenhaguen :STAR Utility Solutions Sewerflex
90% of overflow events
completely avoided
Event CSO volume [m3]
without STAR Utility Solutions - Sewerflex
Significant
reduction in
number and
volume of CSO
6 – Copenhaguen : STAR Utility Solutions SURFF
2D surface model
Numerical Weather Model
Forecasts
1D network model
Re-calculation of flood forecast once every hour
6 - Copenhaguen :STAR Utility Solutions SURFF
• Flood forecast during extreme
wet weather events
• Know where floods will occur
before they happen
• Contingency action (road
closures, barriers, sms etc.)
6 - France : La Bièvre :
Contexte: Comprendre le bassin versant de la Bièvre
Le bassin versant concerné par le système de régulation mis en place se situe
au carrefour de trois départements : l’Essonne, les Yvelines et les Hauts de
Seine (Haute Vallée de la Bièvre)
En 1982, la Vallée a connu une inondation à caractère catastrophique
La pluie du 21 et 22 juillet 1982, 110 mm en 3 heures, période très intense de 80 mm en 40 minutes,
a engendré 10 millions de m3 d ’eau ruisselés pour une capacité de :
2 millions de m3 d ’évacuation sur la période, 500 000 m3 de rétention soit 7,5 millions de m3 qui ont envahi la vallée.
Présentation Montpellier le 11-2-2015
32
6 – France : La Bievre : Se prémunir des
risques d’inondations
o
En réaction à cet événement, le SIAVB décide de
lancer un programme d’opérations visant à se
prémunir au maximum des risques par la mise
en place de :
o
Deux bassins de retenue supplémentaires pour
une capacité de 64000 m3 soit une
augmentation de 30% des volumes stockés sur
le cours de la Bièvre. Capacité globale des
quatre bassins de retenue de la Vallée amenée
à 274 000 m3
o
Malgré cette capacité de stockage accrue les
volumes issus d’une pluie décennale de durée 2
heures tombant sur le bassin versant dépassent
les capacités de rétention existantes.
Création d’un système de télégestion et de
régulation hydraulique dynamique et
automatisé
o
•
En outre, le SIAVB met en place une stratégie de
maîtrise de l’imperméabilisation des sols afin de ne
pas augmenter le ruissellement dans la vallée
33
Context: the Bièvre river upstream
LA BIEVRE
LA SYGRIE
LE RU DE
VAUHALLAN
LE RU DE ST
MARC
LE RU DES
GAINS
Le SIAVB est responsable de la gestion du bassin versant :
 La Bièvre (18 km) et ses affluents (15 km)
 14 communes pour une superficie de 110km² pour 130 000 habitants et 10
bassins de stockage (~ 550 000 m3)
36 -
The storage basins: Les Damoiseaux
1. Context
2. Nouveaux investissements
3.The automated regulation system
Bassin des Damoiseaux (Igny)
Capacité: 37,000 m3
Présentation Montpellier le 11-2-2015
38 -
La Bievre : le système de gestion automatisé
Le système de gestion automatisé
o utilise en temps réel la capacité maximale des différents tronçons
o
o
o
afin de préserver une capacité maximale de stockage dans les bassins
sans risquer de débordements
adapte en permanence le débit de fuite des basins de stockage:
o
o
à la capacité résiduelle aval de la rivière
au taux de remplissage des bassins
Présentation électronique
39 -
La Bievre : le système de gestion automatisé :
Plus de débordement majeur depuis sa mise en oeuvre
En pratique,
Ces 2 modes de régulation ( regulation locale et
optimale) ont permis de gérer sans
débordement majeur :
6 événement pluvieux significatifs depuis
1995
Y compris les 2 pluies extrêmes de 2001
Le 6 Juillet 2001, il est tombé 55 mm en 2
heures dans la vallée
41 -
Veolia’s partnership with « 100 Resilient Cities »
supported by the ROCKEFELLER Foundation
100 Resilient Cities, pioneered by the Rockefeller Foundation, is dedicated to
helping cities around the world become more resilient to the physical, social
and economic challenges that are a growing part of the 21st century.
Veolia pledges to support this essential endeavor by giving access to our
unique network of experience and expertise
You are welcome to visit on the ground our collaboration with cities and
appreciate the impact of our contribution to their attractiveness.
42
The 100 RC resilience wheel
Veolia ready to share its expertise and contribute
VEOLIA’s core competences
VEOLIA’s contributions
The Veolia’s resilient approach
ensures that cities can
perform effectively in the
future.
Cities are equipped, organized
and skilled to adapt and
anticipate/overcome major
risks.
100 RC : Map of current member cities
Opportunities for helping cities with their resilient
priorities.
Glasgow
Bristol
London
Oakland
Vejle
Lisbon
Pittsburg
San Francisco
Rotterdam
Paris
Berkeley
Boulder
Deyang
Rome
Saint Louis
Belgrade
Chicago
Alameda
Chennai
Milan
Thessaloniki
Montreal
Athens
Boston
Los Angeles
Byblos
New York
Juarez
Toyama
Amman
Huangshi
Norfolk
El Paso
Jacksonville
Dallas
New Orleans
Barcelona
Mandalay
Ashkelon
Surat
Da Nang
Ramallah
Mexico
Phnom Penh
Bangalore
San Juan
Tulsa
Santiago de los Caballeros
Medellin
Singapore
Dakar
Bangkok
Accra
Enugu
Cali
Arusha
Kigali
Sydney
Semarang
Quito
Durban
Santiago
Rio de Janeiro
Melbourne
Santa Fe
Porto Alegre
Wellington
Christchurch
44