1ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l’Énergie
Journée technique « Gestion des risques hydrologiques et
des ouvrages fluviaux »
ORSI Hydrisq
Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’Allier
Jean-Nicolas Audouy (DREAL Auvergne – SPC Allier)
Aix en Provence – 18/11/2014
Crue de novembre 2008 à Moulins
2ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Historique et objectif de la démarche Construction, calage et préparation au passage
en temps réel d’un modèle hydraulique sur l’Allier Étude menée pour le SPC Allier dans le cadre de mon
ancien poste au CETE de Lyon – Laboratoire de Clermont-Ferrand
Premières réflexions sur le passage de la prévision des crues à la prévision des inondations
Utilisation du modèle hydraulique pour produire des cartographies échelonnées reliées aux niveaux aux stations de mesure Proposition d’un sujet de recherche sur ce thème dans
le cadre de l’ORSI Hydrisq en 2010 Poursuite et aboutissement au sein du SPC Allier en
2013-2014 (après changement de poste en juin 2013)
3ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Travaux réalisés OR Hydrisq (sept. 2010- mai 2013)
Réflexions méthodologiques et 1ers tests En parallèle à la construction du modèle
hydraulique
Au SPC Allier (depuis juin 2013) : Poursuite de la réflexion Mise au point d’une méthode et production d’un
catalogue de cartes de ZI échelonnées reliées aux cotes de 8 stations de mesures (stage P. Patrice – fin d’études ingénieur Montpellier SUPAGRO mars – sept. 2014)
Présentation de la méthode et de ses résultats
4ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Zone d’étude
Extension du modèle hydraulique complet
de l'Allier: env. 200 km de rivière
Stations de prévision concernées : 0. Pont d’Auzon (2940 km²) 1. Coudes (5317 km²) 2. Vic le Comte (5370 km²) 3. Pont du Château (5685 km²) 4. Pont de Limons (7005 km²) 5. Saint-Yorre (8940 km²) 6. Châtel de Neuvre (12430 km²) 7. Moulins (12980 km²)
7
123
45
6
Sioule
Alagnon
Dore
Allier
0
5ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Le modèle hydraulique Allier1. Modèle 1D en régime transitoire
3 axes hydrauliques principaux : Allier (63 et 03), Dore aval et Sioule aval + chenaux d’échanges (confluence Alier-Dore)
Env. 300 profils en travers et 19 ponts
2. Données topographiques MNT LIDAR dept63 (MO SPC Allier -
2007) et dept03 (MO DREAL Centre – 2009)
3. Calage - validation Crues de 12/2003 (calage) et de
11/2008 (validation)
Sioule aval
Dore aval
Limite départementale 63/03
6ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Principe de la méthode retenueRecherche en tout point du modèle hydraulique du niveau H correspondant à une cote/un débit donné(e) H0/Q0 à une station de mesure Prise en compte du temps de propagation estimé d’après
propagation des pics de crue d’un PK à l’autre du modèle ≠ photo instantanée à l’instant où H0/Q0 est atteint à la station
(méthode employée dans les 1ers tests)
7ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Application au rejeu de 15 crues réelles14 crues récentes (1994-2013) + crue historique de septembre 1866 Pour chaque PK et chaque H0 donné à la station considérée, calcul
de H pour chaque crue Réitération pour chaque station de mesure 15 H calculés pour
chaque PK et chaque H0 à une station donnée Définition d’une Hmédiane, d’un Hmax et d’un Hmin écarts à la
médiane avec tolérance (+/- 20 cm) = zone d’influence (ou de représentativité) hydraulique de la station
Automatisation : script Python sous QGIS/Grass
Moulins (74730)
Sioule
8ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Zones d’influence résultantes
Limite de tolérance fixée à +/- 20 cm Station incluse dans la
zone d’influence d’une autre station( Châtel - Moulins)
Zones couvertes de manière dégradée : station éloignée et/ou confluence perturbatrice = zones blanches, cartographiées quand même
Autant que possible : station de référence incluse dans le tronçon réglementaire cartographié
9ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Les cotes cartographiées (1)Utilisation en gestion de crise (RDI) De la gamme « haute » du jaune au niveau des crues historiques (sept. 1866
– T=150 à 200 ans) Pas de H adapté (50 cm en amont/30 cm en aval) compromis entre :
Bonne couverture gamme de H
Limitation du nombre de cartes à max. 10-15/station
Pont d'Auzon Coudes Vic le ComtePont du Château
Pont de LimonsChâtel de Neuvre
Cote (m)
Débit (m3/s)
Cote (m)
Débit (m3/s)
Cote (m)
Débit (m3/s)
Cote (m)
Débit (m3/s)
Cote (m)
Débit (m3/s)
Cote (m)
Débit (m3/s)
4.00 529 2.70 520 4.95 570 1.55 220 2.45 580 2.00 775
4.50 667 3.20 665 5.45 725 2.05 365 2.75 725 2.30 950
5.00 821 3.70 840 5.95 900 2.55 560 3.05 920 2.60 1200
5.50 991 4.20 1025 6.45 1080 3.05 775 3.35 1175 2.90 1500
6.00 1176 4.70 1220 6.95 1240 3.55 1050 3.65 1425 3.20 1900
6.50 1377 5.20 1420 7.45 1420 4.05 1420 3.95 1750 3.50 2350
7.00 1593 5.70 1625 7.95 1600 4.55 1900 4.25 2225 3.80 2850
7.50 1825 6.20 1850 8.45 1800 5.05 2480 4.55 2795 4.10 3300
8.00 2072 6.70 2110 8.95 2000 5.55 3070
8.50 2334 7.20 2490 9.45 2200
9.00 2611 7.70 2835 9.95 2400
8.00 3050 10.45 2630
10.95 2850
11.45 3060
10ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Les cotes cartographiées (2)
Moulins Saint-Yorre
Cote (m) Débit (m3/s) Cote (m) Débit (m3/s)
1.25 1000 4.25 1030
1.40 1100 4.55 1160
1.55 1250 4.85 1300
1.85 1400 5.15 1470
2.15 1580 5.45 1660
2.30 1750 5.65 1850
2.60 2000 5.85 2040
2.90 2250 6.05 2170
3.15 2500 6.35 2560
3.40 2750 6.65 2850
3.65 3000 6.85 3100
3.95 3250 7.05 3400
4.20 3500 7.25 3600
4.45 3900 7.45 3720
5.00 4500 4870
5.40 5000
Cas de Moulins et Saint-Yorre Cotes supplémentaires : modèle Mike complété par études PPRI/DI récentes
Hydratec (2010, Moulins) et Antea (2013-2014, Vichy – Saint-Yorre)
11ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Types de cartographie produitsTerminologie SCHAPI (BD-ZIP) ZIP = Zones Inondables Potentielles = enveloppe de la zone inondée
pour une hauteur donnée à la station de mesure considérée ZICH = Zones Inondées par Classes de Hauteurs = détail de la zone
inondable par classes de hauteurs d’eau
Couches SIG produites mises au format BD-ZIP Intégration dans la BD ZIP du SCHAPI Scripts Python QGIS-GRASS de production
Format des cartes papier/PDF associées discuté avec les missions Référent Départemental Inondation (RDI) des 3 départements concernés (03, 43, 63) et le SPC voisin (Loire-Cher-Indre ou LCI) Utilisation aisée en crise par les RDI : pertinence des infos
cartographiées pour la gestion de crise Formats proches pour les deux SPC Allier et LCI pour faciliter la tâche
des RDI communs (03, 43) Composeurs d’impression QGIS types
12ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Cartes de ZIP
Enveloppes min et max Issues de calculs
Hmin/Hmax sur les 15 crues rejouées
Prise en compte/illustration de l’incertitude en plan du tracé de la ZIP
13ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Cartes de ZICH
Découpages en classes de hauteurs de la ZIP maximale Approche sécuritaire 4 classes de hauteur
(<0,50 m, 0,5 à 1 m, 1 à 1,5 m, >1,5 m) → possibilités de déplacement des personnes et moyens de secours
14ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Conclusion - perspectivesMéthode « intégrée » pour cartographier les ZI: Définition conjointe des zones d’influence (hydrauliques) puis des
cartographies associées aux stations « à dire de modèle » Automatisation : scripts Python (Grass) pour production des couches
SIG + composeurs d’impression préétabli Adaptable à tout modèle hydraulique en régime transitoire... mais
nécessite un modèle hydraulique et des crues à rejouer !
Alternatives (ou méthodes complémentaires) Utilisation de lignes d’eau de
crues historiques (cf. présentation CEREMA DTer NC – LR Blois)
Réutilisation de cartographies/sorties de modèle hydraulique type études d’aléa/PPRI récentes à relier à cote/débit à une station de prévision
Saint-Yorre et Moulins Alagnon et Allier amont en
Haute-Loire (43)
15ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Questions ?
16ORSI Hydrisq – Constitution de catalogues de cartes par modélisation hydraulique sur l’AllierJournée technique « Gestion des Risques Hydrologiques et des Ouvrages Fluviaux – Aix-en-Provence, 18/11/2014
Débits entrants et conditions limites
Débit des principaux affluents : Stations de mesures (ou somme
de stations de mesures)
Débits apports intermédiaires diffus Estimés par secteur d’après
stations affluents proches