Bassin versant de la Somme

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1 Bassin versant de la Somme Modélisation hydrodynamique couplée nappe rivière des écoulements Dominique THIÉRY, Nadia AMRAOUI

2 Somme 2001 : Les faits : Des inondations dans la vallée de la Somme pendant plusieurs mois Source : Pré-rapport Mission d'expertise sur les crues d'avril 2001du bassin de la Somme - Site du Ministère de l Ecologie et du Développement Durable > 2

3 Moyens mis en œuvre pour l élaboration d outils de prévision du risque des hautes eaux > Deux types de modèle élaborés en parallèle Modèle discrétisé (compréhension du fonctionnement du système aquifère et de la Somme + prévision du débit et des hauteurs d eau en tous points du bassin versant) MARTHE/BRGM (Ecoulements souterrains en + échanges de flux entre les nappes et les rivières + calcul du débit de la nappe et des rivières) + CARIMA/SOGREAH (écoulement dans la Somme) Modèle global Gardenia (prévision à long terme de l évolution du débit de la Somme à Abbeville) > 3

4 Modèle maillé du bassin de la Somme Écoulement dans les systèmes aquifères Interactions Écoulement dans le réseau hydrographique Géométrie variabilité spatiale de ses propriétés hydrodynamiques Prélèvements d eau dans la nappe etc. Géométrie Cote du fond K et épaisseur du lit de la rivière etc. Le bilan hydroclimatique intègre la variabilité spatiale des précipitations et des paramètres du sol. > 4

5 Bassin de la Somme Superficie modélisée : 7400 Km2 (Bassin de la Somme + moitié SW du bassin de l Authie + moitié NW de la Bresle) la Manche l Authie les hauteurs du Cambrésis la Bresle le Vermandois à l est les collines de Noyonnais au sud-est > 5

6 Modèle maillé du bassin de la Somme : généralités > La nappe de la craie est modélisée en monocouche et sa géométrie est définie dans le modèle par son toit et son substratum. > Le modèle prend en compte les écoulements dans la nappe, dans le réseau hydrographique et les interactions entre ces deux systèmes. > Le domaine étudié est discrétisé en mailles de 500 m de coté. La vallée humide de la Somme est affinée au moyen de 3 gigognes partiels avec des mailles de 100 m de coté > 6

7 Bassin de la Somme : discrétisation > Plus de mailles de calcul Zoom > Taille des mailles: 100m dans la vallée humide de la Somme 500 m ailleurs > 7

8 Bassin de la Somme : Affinage dans la vallée humide Affinage pour pouvoir prendre en compte de manière fine le réseau hydrographique (Canal de la Somme, vieille Somme, la Somme canalisée et les bras de décharges Maille de 500m de coté Mailles de 100 m de coté Affinage et adaptation du pas de temps de calcul hydrodynamique (nappe) et hydro climatique afin d accroître la réactivité du modèle de nappe en période de crue Intégration des directions de drainage dans le calcul du ruissellement Zoom Calibration du modèle affiné sur une période plus longue ( ) pour inclure dans le processus de calage les principaux états connus du système aquifère validation du modèle sur la période ( ) > 8

9 Définition du réseau hydrographique Réseau hydrographique Cotes de l eau dans la rivière Cotes du fond de la rivière La perméabilité et l épaisseur du lit de la rivière Largeur + longueur de la rivière/maille > 9

10 Définition du réseau hydrographique Définition de la géométrie du réseau hydrographique sur la base des données des profils en long et en travers et de la campagne de mesures limnimétriques Hallue Ancre Prise en compte dans le modèle maillé des écoulements dans le Canal de la Somme entre St Simon et Frise, dans la vieille Somme, la Somme canalisée entre Péronne et l exutoire et des Bras de décharge des seuils au niveau des barrages et des écluses (cote de l eau dans la rivière) Profils en travers dans la Somme canalisée à hauteur d 1 profil tous les 500 m environ sur 19 biefs > 10

11 Réseau hydrographique affiné Authie Le réseau hydrographique est représenté par 4560 mailles rivière Zoom Vieille Somme Bresle Canal de la Somme > 11

12 Réseau hydrographique affiné Zoom L Ancre La vieille Somme Bras de décharge Sailly-Laurette Somme canalisée Profils en travers dans la Somme canalisée à hauteur d 1 profil tous les 500 m environ sur 19 biefs > 12

13 Forçages hydroclimatiques Précipitations 6 stations Vron Talmas Abbeville Morvillers Glisy Villers Carbonnel Niveaux d eau en rivière (Interface WinMarthe) ETP à Abbeville Paramètres de sol > 13

14 Période de calage et Pas de temps Calage du modèle sur la période Validation sur la période Pas de temps de calcul sur la période Journalier pour les bilans hydroclimatiques (infiltration ruissellement etc.) Hebdomadaire pour le calcul hydrodynamique (nappe > 14

15 Données de calage du modèle But : Reproduire les évolutions du niveau de la nappe et des débits des rivières. Mesures du niveau de la nappe en 54 piézomètres Mesures des débits de la Somme et de ses affluents dans 5 stations de jaugeage Localisation des données de contrôle > >8 15

16 28/12/06 Résultats du calage du modèle : Bassin de l Hallue SENLIS LE SEC Hallue à Bavelincourt Observé Simulé > 16 1/01/89 1/01/91 31/12/92 31/12/94 30/12/96 30/12/98 29/12/00 29/12/02 28/12/04 Débit m3/s Charge hydraulique (m NGF) Hallue Abbeville janv-89 janv-90 janv-91 janv-92 janv-93 janv-94 janv-95 janv-96 janv-97 janv-98 janv-99 janv-00 janv-01 janv-02 janv-03 janv-04 janv-05 janv-06

17 15/10/07 déc/04 Résultats du calage du modèle : Bassin de l Avre DAMERY Avre Avre à Moreuil Observé 65 Simulé 50 0 > 17 janv/89 janv/91 déc/92 déc/94 déc/96 Débit m3/s Charge hydraulique (m NGF) déc/98 déc/00 déc/02 75 GUILLAUCOURT Charge hydraulique (m NGF) 1/10/89 3/10/92 6/10/95 8/10/98 10/10/01 12/10/04 janv-89 janv-90 janv-91 janv-92 janv-93 janv-94 janv-95 janv-96 janv-97 janv-98 janv-99 janv-00 janv-01 janv-02 janv-03 janv-04 janv-05 janv-06

18 Résultats du calage du modèle : Bassin de la Nièvre EPECAMPS Nièvre Nièvre à l'etoile Observé Simulé > 18 janv/89 janv/91 déc/92 déc/94 déc/96 déc/98 déc/00 déc/02 déc/04 déc/06 Débit m3/s Charge hydraulique (m NGF) janv-89 janv-90 janv-91 janv-92 janv-93 janv-94 janv-95 janv-96 janv-97 janv-98 janv-99 janv-00 janv-01 janv-02 janv-03 janv-04 janv-05 janv-06

19 Résultats du calage du modèle : Somme à Abbeville LAMOTTE BULEUX Abbeville X0051-Obs 00331X0051-Sim Somme à Abbeville Observé Simulé 0 > 19 1/01/89 1/01/91 31/12/92 31/12/94 30/12/96 30/12/98 29/12/00 29/12/02 28/12/04 28/12/06 Débit m3/s Charge hydraulique(m NGF) X0009-Obs 00332X0009-Sim Charge hydraulique(m NGF) 20 1/01/89 1/01/91 31/12/92 31/12/94 30/12/96 30/12/98 29/12/00 29/12/02 28/12/04 28/12/06 27/12/08 janv-88 déc-88 janv-90 janv-91 janv-92 janv-93 janv-94 janv-95 janv-96 janv-97 janv-98 janv-99 janv-00 janv-01 janv-02 janv-03 janv-04 janv-05 janv-06

20 Apports des eaux souterraines à la crue de 2001 Somme à Abbeville 120 Débit total simulé 2001 Crue Échanges nappe - rivières Débit (m3/s) Débordements vallée /6/95 11/11/96 26/3/98 8/8/99 20/12/00 4/5/02 16/9/03 Date Contribution des eaux souterraines à la crue de la Somme de 2001 : environ 80 % du débit > 20

21 Conclusions de la modélisation discrétisée > La contribution de la nappe aux inondation de 2001 est estimée à près de 80 % du débit total de la Somme > Cette crue est la conséquence de 3 années humides successives et des pluies exceptionnelles en Une augmentation importante de la recharge de la nappe et donc une augmentation du stock d eau dans la nappe de craie Cette situation a conduit à un débordement de la nappe et une augmentation importante des débits d échange entre la nappe et le cours d eau > Dans certain sous bassin la zone non saturée de la craie a joué un rôle important dans le déclanchement de la crue. > 21

22 Interface : Modèle de nappe Modèle de surface Modèle de nappe MARTHE BRGM Modèle de surface CARIMA SOGREAH Sorties Marthe : - Débits de la rivière calculés en chaque point du réseau hydro - Débits d échange nappe rivière Péronne => Saint Valéry sur Somme Lit mineur : 2217 points de calcul Lit majeur : 743 casiers Calage sur les crues de 1994 et Débits extérieurs (ruissellement et débordement de la nappe ) > 22

23 Hauteurs d eau en périodes de crue > 23

24 Modélisation hydrologique globale Pluie Débit ou Pluie - Niveau piézométrique Pluie - Niveau piézométrique Charge BASSIN DE PROVINS Date GARDENIA R= =Observé =Simulé Pluie - Débit Code GARDÉNIA (BRGM). Ecoulement souterrain lent > 24

25 Bassin de la SOMME Modélisation hydrologique globale 120 Somme à Abbeville : Simulation GAR D EN IA Simulation Observation 100 Débit (m3/s) / / / / / / / / /2003 Débit de la Somme à Abbeville : Code de calcul GARDÉNIA Pas de temps journalier > 25

26 Prévision opérationnelle La réadaptation consiste à réajuster progressivement les états du modèles pour corriger les écarts observés avant l émission de la prévision À la date d émission la simulation est très proche des observations Somme à Abbeville - Modèle GARDENIA Mode prévision à 10 % 50 à 20 % 80 à 50 % 90 à 80 % > 90% Débit observé Débit simulé m3/s Somme à Abbeville - Modèle GARDENIA Mode prévision à 10 % 50 à 20 % 80 à 50 % 90 à 80 % > 90 % Débit observé Débit simulé Sans réadaptation Début de la prévision 05/01/2004 mai-00 nov-00 mai-01 nov-01 mai-02 nov-02 mai-03 nov-03 mai-04 m3/s Avec réadaptation Début de la prévision 19/01/ Service mai-00eau/m2h nov-00 mai-01 nov-01 mai-02 nov-02 mai-03 nov-03 mai-04 > 26

27 Bassin de la SOMME Modélisation hydrologique globale : mode prévision Émission d'une prévision à la date du 1/12/2003 GARDENIA Mode Prévision : Emission le 1/12/2003 Débit (m3/s) Prev_90% Prev_80% Prev_50% Prev_20% Prev_10% Simulation Observation 0 01/ / / / / / /2004 Débit de la Somme à Abbeville : Code de calcul GARDÉNIA - Mode Prévision avec scénarios de pluies > 27

28 Modélisation des Crues dans le bassin de la Somme Client : MEDD représenté par la DIREN Picardie Partenaires : BRGM (Service Eau et SGR Picardie) SOGREAH, CETMEF, LRPC de Blois DIREN Pic et NPC Météo-France (données) > >1 28

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