DÉPARTEMENT DES ALPES-DE-HAUTE-PROVENCE COMMUNE DE CURBANS. Lieu-dit «Le Pin» PROJET DE CARRIÈRE DEMANDE D'AUTORISATION D'EXPLOITER

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1 CBA LE PLAN DE VITROLLES LA SAULCE Carrières et Ballastières des Alpes Tél. : / Fax : DÉPARTEMENT DES ALPES-DE-HAUTE-PROVENCE COMMUNE DE CURBANS Lieu-dit «Le Pin» PROJET DE CARRIÈRE DEMANDE D'AUTORISATION D'EXPLOITER au titre des Installations Classées pour la Protection de l'environnement PIECE JOINTE 3 : ETUDE HYDRAULIQUE Délimitation de l espace de mobilité GEOENVIRONNEMENT Janvier 2011 * Le Myaris ZA Les Milles Tél. / Fax : Rue Albert Einstein philippe.ebren@orange.fr AIX-EN-PROVENCE Cedex3 Siret n

2 AVANT-PROPOS Cadre réglementaire L article 2 de l arrêté ministériel du 24 janvier 2001 indique : «L espace de mobilité est évalué par l étude d impact en tenant compte de la connaissance de l évolution historique du cours d eau et de la présence des ouvrages et aménagements significatifs......cette évaluation de l espace de mobilité est conduite sur un secteur représentatif du fonctionnement géomorphologique du cours d eau en amont et en aval du site de la carrière, sur une longueur totale minimale de 5 km» Objet du présent document Le but de cette étude est de définir l espace de mobilité de la Durance, après aménagements, afin de vérifier que le projet ne se trouve pas dans cet espace de mobilité. Cette étude se base sur l analyse de photoaériennes depuis 1948 permettant de voir l évolution de l emplacement du lit mineur de la Durance au cours du temps.

3 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 2 SOMMAIRE 1. CONTEXTE DE L ETUDE STYLE FLUVIAL ET AMENAGEMENTS AU NIVEAU DU SITE GENERALITES STYLE FLUVIAL «NATUREL» AMENAGEMENTS ET IMPACTS GEOMORPHOLOGIQUES Développement de la végétation Conclusion : perte de mobilité naturelle MESURES COMPENSATOIRES : ACTIONS ANTHROPIQUES ET IMPACTS Entretien de la végétation Entretien du lit Conclusion : conséquences des actions anthropiques DYNAMIQUE MORPHOLOGIQUE RESIDUELLE GESTION DES DEBITS DE LA DURANCE ELEMENTS A RETENIR AU NIVEAU DU SITE MOBILITE RESIDUELLE DE LA DURANCE ET DES TORRENTS Analyse de l évolution du tracé (photos aériennes post aménagement) Visite de terrain PERSPECTIVES CONCLUSIONS ILLUSTRATIONS Planche 1. : Lit de la Durance au niveau du site (amont). Planche 2. : Lit de la Durance au niveau du site (aval) Planche 3. : Processus morphodynamiques avant les aménagements hydroélectriques. Planches 4 à 6 : Processus morphodynamiques après les aménagements hydroélectriques. Planche 7 Synthèse des espaces de mobilité de la Durance depuis 1948 Planche 8 Espace de mobilité fonctionnel de la Durance (après aménagements)

4 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 3 1. CONTEXTE DE L ETUDE La société CARRIERES ET BALLASTIERES DES ALPES (C.B.A.) envisage d exploiter une carrière alluvionnaire en rive gauche de la Durance, au lieu-dit «Le Pin» sur la commune de Curbans (05). Le site retenu pour le projet est situé à environ 2 km en aval de la retenue de La Saulce : En aval de la confluence avec le torrent de l Usclaye, En aval de la confluence avec le Ravin de la Combe. Conformément à l arrêté ministériel du 22 septembre 1994 modifié par l arrêté du 24 janvier 2001, interdisant l exploitation de matériaux dans l espace de mobilité des cours d eau 1, l objet de la présente étude est de définir l espace de mobilité fonctionnel correspondant à l enveloppe de la crue de référence ou espace de mobilité fonctionnel historique. D une façon générale, l espace de mobilité fonctionnel est susceptible de contenir à terme le lit vif du cours d eau suite à l érosion des berges. Il s agit donc de réaliser en outre une étude géomorphologique et hydraulique. Cette analyse géomorphologique a été réalisée à partir de photographies aériennes du site permettant d apprécier : l intensité des processus morphodynamiques avant l aménagement des retenues de Serre- Ponçon et de La Saulce (clichés de 1948 et 1956), l artificialisation du lit et la perte de mobilité, consécutives aux aménagements EDF (clichés de 1971, 1978, 1986, 2000, 2003 et 2008). Plusieurs visites de terrains complètent ces éléments, notamment en Juin 2008 quelques jours seulement après la crue exceptionnelle du 30 Mai Pour l analyse hydraulique, C.B.A. s est rapproché du SMAVD afin de bénéficier de son expérience et de ses données et études concernant l hydraulicité de la Durance. 1 L article 11-2 précise que «L espace de mobilité des cours d eau est défini comme l espace du lit majeur à l intérieur duquel le lit mineur peut se déplacer. L espace de mobilité est évalué par l étude d impact en tenant compte des connaissances de l évolution historique du cours d eau et de la présence d ouvrages et aménagements significatifs, à l exception des aménagements à caractère provisoire, faisant obstacle à la mobilité du lit mineur. Cette évaluation de l espace de mobilité est conduite sur un secteur représentatif du fonctionnement géomorphologique du cours d eau en amont et en aval du site de la carrière, sur une longueur minimale totale de 5 km.»

5 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 4 2. STYLE FLUVIAL ET AMENAGEMENTS AU NIVEAU DU SITE 2.1. GENERALITES Les rivières naturelles établissent une combinaison dynamiquement stable entre : les débits solides et liquides ou variables de contrôle d une part, leur géométrie (tracé en plan, profil en long) ou variables de réponse d autre part. La géométrie est donc fonction des modifications des débits solide et liquide. 1) Si ces modifications sont de faible ampleur, le style fluvial d équilibre reste sensiblement le même. 2) Si les changements sont durables, le style fluvial peut changer de manière durable et n évoluer ensuite que faiblement autour d une nouvelle géométrie moyenne d équilibre. 3) Si le changement est fort mais relativement peu durable, le cours d eau s orientera quelques temps vers un nouveau style puis reviendra progressivement à son style antérieur. Les aménagements de la Durance au cours des années 1960 sont une illustration de ces aspects : Ouvrages en travers modifiant le transport solide, Retenues et canal de dérivation régulant les débits. Ces aménagements sont à l origine de changements importants et durables dans le fonctionnement morphologique de la Durance STYLE FLUVIAL «NATUREL» Avant les aménagements EDF, la Durance présentait un lit en tresses avec des bras vifs multiples, se déplaçant et s anastomosant au gré des crues. Le tressage est un phénomène complexe qui fait encore l objet de travaux de recherche. Sa genèse et son maintien se caractérisent par les conditions suivantes : Une charge de fond abondante et grossière : la disponibilité d une forte masse de sédiments, contenant des fractions granulométriques que la rivière n a, localement au moins, pas la force de transporter, semble nécessaire au tressage. Elles initient les premiers dépôts et conduisent peu à peu au tressage complet par progression du phénomène vers l aval. La concentration des dépôts sous forme de bancs médians favorise la divergence des écoulements vers l extérieur du lit, l érosion des berges et l élargissement progressif du lit mineur.

6 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 5 Des berges facilement érodables : le tressage est caractérisé par un lit large et peu profond. Les berges composées de matériaux faciles à éroder et à transporter constituent une source importante de sédiments. La probabilité d occurrence de zones de dépôts ponctuels est plus élevée dans un lit mineur large que dans un lit étroit. Un débit variable : des fluctuations rapides de débit sont souvent associées à de forts taux d apports solides. Elles contribuent à l érosion des berges et à des mouvements irréguliers de la charge solide qui conduisent à la formation de bancs et de vastes zones de dépôts temporaires de la charge alluviale en transit. Une forte puissance : la puissance spécifique en W/m 2 se calcule par la formule suivante : Avec : poids volumique de l eau (N/m 2 ) QJ W Q débit de pleins bords (m 3 /s) J pente du lit (m/m) W la largeur du cours d eau (m) pour un débit de pleins bords. Le seuil critique entre tressage/méandre serait de l ordre de 150 à 200 W/m 2, ce seuil critique étant fortement variable en fonction de l érodabilité des berges Au-dessous de W/m 2, le cours d eau est peu actif et l érosion des berges n est pas significative à l échelle historique. Intensité des processus morphodynamiques avant les aménagements EDF. Avant son aménagement, la Durance présentait une dynamique intense, bien illustrée en comparant les clichés de 1948 et 1956 (Pl. 3). En 1948, au droit du site du projet, le lit vif est relativement étroit. Il est limité en rive droite par une rangée d arbres permettant de protéger les terres agricoles. A l aval, le lit présente une zone non végétalisée d environ 300 m de large. La bande de tressage est bien développée vers l aval, jusqu à la terrasse de la Peyrouse et au-delà. En 1956, le lit est resté relativement étroit au droit du site mais deux méandres se sont formés en rive droite à l aval de la rangée d arbres, débordant largement le lit moyen. La bande de tressage atteint localement 450 mètres de large.

7 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance AMENAGEMENTS ET IMPACTS GEOMORPHOLOGIQUES Les aménagements EDF de Serre-Ponçon et de La Saulce ont profondément modifié le fonctionnement de la Durance. En bloquant le transit sédimentaire entre la haute Durance et la moyenne Durance et en régulant les débits de crue ces aménagements agissent directement sur les variables de contrôle que sont les débits liquide et solide. Nous développons dans ce paragraphe, les conséquences directes des aménagements réalisés sur la morphologie de la Durance. La diminution des débits liquides est accentuée par la dérivation d une partie des eaux de la Durance entre La Saulce et Sisteron (canal EDF). L impact des aménagements hydroélectriques sur les débits de la Durance est illustré sur la figure ciaprès (D après Bassin RMC, Agence de l Eau, 1991).

8 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance Développement de la végétation A l état naturel, les bancs et iles de la bande de tressage sont peu végétalisés puisque toute végétation est arrachée par la crue annuelle ou biennale suivante. La végétation alluviale est ainsi régulièrement rajeunie. Les aménagements hydroélectriques permettent le stockage des crues petites et moyennes, qui jouaient un rôle important dans la dynamique de la Durance. Aussi, la végétation alluviale peut se développer pendant plusieurs années et n est plus rajeunie naturellement. La régulation des crues agit directement sur la capacité de transport. Les débits laissés en rivière ne permettent plus à la Durance de remanier aussi fréquemment qu auparavant les sédiments du lit et des berges laissant alors la végétation envahir l espace. Les processus morphodynamiques liés aux crues sont beaucoup moins fréquents Un engravement excessif du lit de la Durance En l absence de crues capables de remobiliser les matériaux déposés, on observe un exhaussement du lit par accumulation de sédiments, en particulier aux confluences, qui peut entraîner un accroissement de la fréquence des débordements. Cette accumulation est couplée à un colmatage par des sédiments fins qui grève la qualité des habitats aquatiques. Il faut également souligner que les apports solides, à l aval de La Saulce sont désormais liés aux affluents torrentiels, la charge solide du lit principal étant piégée dans la retenue de La Saulce (déjà alluvionnée à 50 %) et plus en amont dans celle de Serre-Ponçon. La régulation ou la réduction de la charge solide sur une rivière en tresses engendre généralement une évolution progressive vers un style sinueux voire méandriforme, les chenaux secondaires ayant tendance à s assécher et à se combler par des fines. La gestion des sédiments doit répondre aux problèmes posés par la mobilité presque nulle du lit de la Durance, due à la forte réduction des débits par les aménagements hydroélectriques Conclusion : perte de mobilité naturelle Les éléments précédents (développement de la végétation, diminution de la capacité de transport) permettent d affirmer que la Durance a perdu une grande partie de sa mobilité ordinaire. Les crues à l origine de l évolution morphologique sont beaucoup plus occasionnelles. La dynamique de la Durance est donc beaucoup moins régulière dans le temps et marquée essentiellement par des évènements ponctuels et de grande ampleur (crue exceptionnelle).

9 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance MESURES COMPENSATOIRES : ACTIONS ANTHROPIQUES ET IMPACTS Parallèlement à la réponse géomorphologique «spontanée», il faut souligner l action régulière de l homme qui cherche à gérer les impacts de ses aménagements sur le milieu naturel Entretien de la végétation EDF a l obligation de «ne pas aggraver les crues naturelles» les retenues réalisées permettent de stocker les crues petites et moyennes qui jouaient un rôle important dans la morphologie de la rivière, rajeunissant régulièrement la végétation du lit moyen. Désormais, les risques et dommages potentiels sont liés uniquement aux grandes crues (avec un certain laminage), d où l obligation faite à EDF de procéder à des essartements périodiques pour suppléer à l absence des crues fréquentes et maintenir un chenal permettant l écoulement des crues Entretien du lit Une grande partie de l eau de la Durance étant canalisée vers les centrales hydrauliques via des canaux, il ne subsiste dans le lit naturel qu un débit de salubrité permettant de «garantir en permanence la vie, la circulation et la reproduction des espèces peuplant les eaux». Le débit de «salubrité» est fixé dans le cahier des charges à 1,5 m 3 /s. en cas de dysfonctionnement hydrobiologique, des mesures telles que le recalibrage du lit permettant d augmenter les vitesses d écoulement et d éviter les dépôts des sédiments qui colmatent les fonds peuvent être décidées Conclusion : conséquences des actions anthropiques Selon qu elle est bien ou mal conduite, l action anthropique aura tendance à accélérer l ajustement morphologique aux nouvelles conditions d écoulement ou au contraire à contrecarrer la réponse «naturelle» aggravant les conséquences d un déversement exceptionnel. L application des actions prévues dans le Contrat de Rivière du Val de Durance, entré récemment en vigueur, devrait permettre d apporter une réponse positive sur le terrain.

10 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 9 3. DYNAMIQUE MORPHOLOGIQUE RESIDUELLE 3.1. GESTION DES DEBITS DE LA DURANCE EDF optimise la gestion de la retenue de Serre-Ponçon pour produire le maximum d énergie en période de pointe hivernale et va donc s efforcer de limiter le débit en aval de la prise de La Saulce à 1,5 m 3 /s en permanence afin de disposer de la retenue de Serre-Ponçon au début du mois d Octobre. En année normale, les déversements en Durance sont quasi inexistants mais EDF n a aucune obligation de retenir les crues (il lui est seulement imposé de ne pas les aggraver). En conséquence, il y a tout lieu de penser qu une crue d automne (retenue pleine) sera restituée à l aval des ouvrages comme si ceux-ci n existaient pas (de plus, en crue on ne peut guère compter sur les dérivations qui sont souvent inutilisables à causes des embâcles). En année d hydraulicité exceptionnelle, il peut y avoir des déversés à la fin du printemps si la retenue s est trouvée prématurément remplie et qu il se produit des précipitations anormales. Il n y a donc plus les crues répétées petites et moyennes d avant les aménagements. Par contre, les grandes crues peuvent aussi bien être stockées que restituées intégralement à l aval (avec un certain laminage dans le réservoir de Serre-Ponçon dont la superficie est de 27 km 2 pour une retenue normale à 780 NGF). La plupart des crues sont désormais gérées par les retenues et ne participent plus à la mobilité du lit. Etant donnée la vocation et les dimensions des ouvrages, ces déversements ont un caractère exceptionnel et sont donc d autant plus conséquents, entrainant des réactions morphologiques brutales et difficilement prévisibles avec précision. Les singularités (protections de berges, accumulation locale de sédiments...) sont des zones d érosion privilégiées ELEMENTS A RETENIR AU NIVEAU DU SITE Les éléments structurant l écoulement de la Durance au voisinage du site sont les suivants : En rive gauche : sur un peu plus de 1 km, la Durance reçoit trois affluents en rive gauche. Il s agit de la Lauze (en amont du site), du torrent de l Usclaye et de la Combe. Ces affluents torrentiels représentent un apport important de sédiments. La régulation des débits limite la capacité de transport de la Durance et des cônes de déjection plus ou moins végétalisés se développent au niveau des zones de confluence,

11 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 10 En rive droite : en face du site, un talus de 400 m de long protège la berge et empêche le débordement de la Durance vers les parcelles cultivées. C est une barre rectiligne constituée par des matériaux du lit de la Durance qui bloque la mobilité latérale MOBILITE RESIDUELLE DE LA DURANCE ET DES TORRENTS Le tressage est un phénomène qui se propage vers l aval. La bande de tressage de la Durance est relativement peu développée au droit du site ; elle s élargit en aval, notamment au droit de la confluence avec le Déoule. Les apports solides susceptibles de maintenir la dynamique de tressage se situent à l aval du site (système de ravins) et sont extrêmement réduits en amont. Seuls l Usclaye et la Combe, qui ne sont pas aménagés, ont une dynamique torrentielle active. Ces torrents présentent un tracé rectiligne lié à la topographie. En période de forte crue, l ensemble de sédiments est mobilisé. Le chenal résiduel sinueux se forme seulement à la décrue et sera remanié à la crue suivante. Ce type de cours d eau ne présente pas une dynamique latérale (en plan) significative sauf au niveau de leur cône de déjection qu ils peuvent entièrement balayer. En ce qui concerne la Durance, les vitesses des courants traversiers lors d une crue sont de l ordre de 3,5 à 4 m/s. la formule d Izbah donne les poids des blocs entrainés et laissés en place par de telles vitesses. Les résultats sont donnés dans le tableau ci-dessous. Ainsi, les blocs issus des anciennes moraines et dont la taille est de l ordre de 40 cm ne sont pas entrainés par la Durance. Le calage longitudinal des buses selon une pente de 6 analogue à celle du lit de la Durance permettra d assurer le passage des poissons mais aussi de limiter les risques d affouillement en aval du gué les éventuels épisodes de surverse par les hautes eaux.

12 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance Analyse de l évolution du tracé (photos aériennes post aménagement) A l amont du site, sur le cliché de 1973 seul le bras de la Durance proche de la rive gauche est en eau. On remarque sur les clichés suivants (1978, 1982, 1986 et 2000) que ce chenal tend à s assécher, le cône de déjection de l Usclaye repoussant les eaux vers la rive droite. Un cordon boisé ressort nettement, marquant la limite du lit moyen. Entre ce cordon et le lit vif, les clichés suivants montrent un développement de la végétation (Pl. 4, 5 et 6). Le tracé d équilibre de la Durance au droit du site correspond à un accolement du lit vif en rive gauche. En effet, en 1971, le lit vif semble artificiellement repoussé vers la rive droite en deux endroits. Dès 1978, la Durance a repris un tracé plus naturel, le lit vif revenant s accoler à la rive gauche. A l aval immédiat du site, on remarque une zone de dépôt entre le cône de déjection de la Combe et le lit vif de la Durance. Cette zone grossit et progresse vers l aval entre 1973 et Les photos aériennes depuis 1956 montrent que la bande de tressage à l aval du site se restreint et qu elle est peu à peu conquise par les terres agricoles Visite de terrain Sur le terrain, le lit de la Durance se présente de la façon suivante : A l amont du site, les cônes de déjection de la Lauze et de l Usclaye tendent à repousser le lit vif de la Durance ; celui-ci est accolé à la rive droite jusqu à la confluence avec l Usclaye. Le deuxième bras figuré sur la carte IGN (1/ n 3338 Gap) n est pas le siège d un écoulement. Il s agit d une zone séparée du lit vif par un dépôt sur lequel se développe une végétation arbustive à arborée. Ce dépôt a environ 2 m de haut par rapport à la surface de l écoulement. Entre cette «île» et la limite du site, on observe une zone caillouteuse et faiblement végétalisée ; il s agit d un chenal secondaire, pour l instant en voie d assèchement mais potentiellement remobilisable par la Durance. Une vue de la totalité du lit est donné en planche 2. La végétation arborée qui s est développée en bordure du site entre le ravin de l Usclaye et celui de la Combe Maillet marque la limite de l espace de mobilité sur la partie à l amont du site. En continuant vers l aval hydraulique, le lit vif de la Durance revient s accoler à la rive gauche environ 100 m à l amont du Ravin de la Combe. Au niveau de la confluence, seules les alluvions grossières sont laissées en place à l amont immédiat du ravin (Pl. 3). A l aval, on a une zone de dépôt, constituée de sédiments plus fins. La zone à l amont immédiat de la confluence avec le ravin de la Combe semble donc particulièrement sollicitée. L érosion de la rive gauche semble liée à la présence de la digue en remblais, en face du site, qui ramène l écoulement vers la rive gauche. En effet, les épisodes de crue sont marqués par des capacités de transport élevés. En cas de déficit de la charge solide les zones d érosion préférentielles sont donc situées soit en face à l aval des éléments de restriction.

13 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance PERSPECTIVES Il est difficile de définir un espace de mobilité sur une rivière dont le régime hydrologique a été aussi perturbée que celui la Durance. Par analogie avec le schéma d aménagement à l aval de Sisteron, il faut davantage imaginer un espace de mobilité recherché, comprenant des zones où la divagation du lit doit être restaurée afin de permettre un meilleur fonctionnement des milieux. Concernant le site pressenti, il n y a pas de dysfonctionnement majeur. Le bilan du transport solide est excédentaire par rapport à la capacité de transport résiduelle de la Durance. Dans le cas d une crue torrentielle du Ravin de l Usclaye ou de la Combe, les cônes de déjections seraient repoussés vers la Durance, réduisant de plus en plus le lit de celle-ci jusqu à la formation d un barrage filtrant. En effet, la Durance a une capacité de transport qui ne lui permet que très difficilement de reprendre les sédiments des torrents. En cas de crue de la Durance, il importe de tenir compte de la présence du talus en rive droite qui ramène le lit vif en limite de site au niveau de la confluence entre la Durance et le ravin de la Combe. La zone d érosion probable à ce niveau correspond approximativement à une bande de 20 m à partir de l axe cadastral de la Durance.

14 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance CONCLUSIONS L étude de l évolution géographique du lit de la Durance au droit du site depuis 1948 (Cf. planches ciaprès) montre que la mobilité de la Durance s effectue classiquement selon 2 processus complémentaires : la migration progressive des méandres par érosion des berges à l extrados du lit et sédimentation à l intrados, la divagation brusque du lit mineur lors de crues violentes qui remobilisent les matériaux grossiers déposés préalablement (changement de tracé). L étude des photographies aériennes depuis 1948 montre que l espace de mobilité n a pas empiété sur le périmètre du projet actuel (Pl. 8). Avec les divers aménagements hydroélectriques développés sur son cours, et en particulier la mise en place de la retenue de Serre-Ponçon en 1960, la Durance a perdu son caractère «tempétueux». Elle tend désormais à se cantonner à un espace de mobilité nettement moins large en raison du débit réservé qui lui est alloué depuis. L étude des photographies aériennes de 1948 à 2008 montre que le projet ne se trouve pas dans l espace de mobilité fonctionnel de la Durance.

15 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 14 PLANCHES

16 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 15 Vue du lit de la Durance depuis la rive gauche (vu vers l Amont). Site (en recul, invisible) Site Vue du lit de la Durance depuis la rive droite (vers l Amont). Pl. 1

17 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 16 Vue du lit de la Durance depuis la rive gauche (vers l Aval). Digue Vue du lit de la Durance depuis la rive gauche. Pl. 2

18 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 17 Pl. 3

19 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 18 Pl. 4

20 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 19 Pl. 5

21 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 20 Pl. 6

22 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 21

23 Délimitation de l espace de mobilité de la Durance 22