ANNEXE TECHNIQUE. ETUDE HYDRAULIQUE "Modélisation d'une crue centennale du ruisseau du Coume Marens à Latour de France " Etude BCEOM Janvier 2004

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1 ANNEXE TECHNIQUE ETUDE HYDRAULIQUE "Modélisation d'une crue centennale du ruisseau du Coume Marens à Latour de France " Etude BCEOM Janvier 2004 P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 181

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3 RESTAURATION DES TERRAINS EN MONTAGNE SERVICE DEPARTEMENTAL DES PYRENEES ORIENTALES Modélisation d une crue centennale du ruisseau de COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE Établissement de la carte d aléa GRI D JANVIER 2004 P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 183

4 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE TABLE DES MATIERES SYNTHESE 1 1. CADRE ET OBJET DE L ETUDE 2 2. ENQUETE DE TERRAIN Occupation du sol et crues historiques Occupation du sol Crues remarquables 5 3. DONNEES DE L ETUDE Données topographiques Etude hydrologique Commentaire sur l analyse hydrologique réalisée Débits retenus 7 4. MODELISATION HYDRAULIQUE Présentation du modèle hydraulique HEC-RAS Condition limite amont Condition limite aval et calage Condition limite aval Calage du modèle Résultats des modélisations Crue décennale Crue trentennale Crue centennale 12 Janvier D.doc/ MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 184 Sommaire 1

5 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE SYNTHESE Le présent dossier a pour objet de définir l aléa inondation du ruisseau de COUME MARENS à La TOUR DE FRANCE dans le cadre de l élaboration du Plan de Prévention des Risques Naturels. L étude a été menée sur la base des relevés d enquête réalisés auprès des riverains, d une reconnaissance détaillée du terrain, et d une modélisation des écoulements des crues. Les débits de référence sont les suivants : Crue décennale : Q 10 = 16.5m 3 /s Crue trentennale : Q 30 = 36m 3 /s Crue centennale : Q 100 = 65m 3 /s Les résultats de l étude sont les suivants : En premier lieu, on constate que les crues de fréquences «moyennes» (décennale et trentennale) ne produisent pas de débordements importants ou bien touchent des secteurs sans enjeux, ce qui confirme les témoignages des riverains. En ce qui concerne la crue trentennale, les débordements sont localisés : En amont du pont canal, En amont de la RD17 (sur les parkings et jardins, et dans une moindre mesure en aval vers la cour des écoles sans inondation du bâti), Au voisinage du passage à gué. En ce qui concerne la crue centennale, les débordements sont par contre importants et provoquent en particulier de fortes lames d eau au niveau de la RD17. Or ce secteur est particulièrement vulnérable car les débordements affectent le bâti : D abord les écoles situées dans l axe des déversements, Ensuite l ensemble des maisons situées en aval de l avenue du Général de Gaulle, Enfin, celles situées au voisinage de la rue de la Capeillette et du passage à gué de l avenue de l Agly. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

6 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE 1. CADRE ET OBJET DE L ETUDE Le service de Restauration des Terrains en Montagne a lancé les études préparatoires en vue de l élaboration du Plan de Prévention des Risques Naturels sur la commune de La TOUR DE FRANCE. Dans ce cadre, le R.T.M. a confié à BCEOM la modélisation d une crue type 1940 de l AGLY et l établissement du plan d aléa de l AGLY sur cette même commune. Le présent dossier concerne le prolongement de cette étude sur la partie aval du ruisseau de COUME MARENS, affluent de l AGLY traversant le village de La TOUR DE FRANCE. Plus précisément, le domaine d étude s étend entre le pont canal situé dans le village (passage du canal d irrigation au-dessus du ruisseau) en amont, et en aval l exutoire à l AGLY. Un plan de situation (carte 1) de la zone d étude figure en page suivante. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

8 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE 2. ENQUETE DE TERRAIN L enquête de terrain nous a permis de déterminer l occupation du sol, d identifier les zones de débordement ou les obstructions existantes en lit majeur, et de récupérer des témoignages de riverains sur les crues historiques ou récentes OCCUPATION DU SOL ET CRUES HISTORIQUES Occupation du sol On distingue trois tronçons en fonction de l occupation des rives : En amont, entre le pont canal et le pont de la RD17 : Ce tronçon présente une rive gauche urbanisée correspondant au «vieux village», mais les maisons se trouvent en règle générale près de la route et en recul de la berge, et la bordure immédiate du lit est occupée par des jardins. Seul le bâtiment de la mairie déroge à cette règle et s avance jusqu à la berge. En rive droite en revanche, la vulnérabilité est faible et ne concerne que des potagers en amont, des friches dans la partie médiane, pour finir par un parking sur les trente derniers mètres du tronçon (en amont immédiat du pont de la RD17). C est également en rive droite que l on trouve le canal qui longe le ruisseau pour passer derrière le parking et rejoindre le chemin de Montner. D une manière générale on remarque que les pentes des rives sont prononcées et limitent l emprise de la zone inondable. Le lit mineur est recalibré sur tout le linéaire (béton et maçonnerie). Entre le pont de la RD17 et le passage à gué du boulevard de l Agly : Les pentes des rives sont peu marquées car on passe du secteur collinaire à la terrasse rive droite de l Agly. L amont de ce secteur est représenté par un Théâtre de Verdure en rive gauche et les écoles en rive droite. La partie aval est composée de vignes. Le lit mineur présente un recalibrage bétonné d aspect plus lisse que dans la partie amont. En étiage, il constitue une voie de passage pour les voitures. Entre le gué du boulevard de l Agly et l exutoire : Ce tronçon est sous l influence directe du niveau des eaux de l AGLY. Il est représenté par des friches et quelques parcelles cultivées proches de l embouchure. C est la seule partie du cours d eau où le lit mineur est resté dans son état naturel. De plus lors de notre visite, il ne présentait aucun entretien et était envahi par les roseaux. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

9 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE Crues remarquables La reconnaissance de terrain nous a également permis de prendre contact avec les riverains du ruisseau de COUME MARENS pour établir la fréquence et l ampleur des débordements de ce cours d eau. Une synthèse des témoignages recueillis a été reportée sur la carte 2 (page 7). Nous n avons pas trouvé de laisses de crue ni de témoin d éventuel débordement du ruisseau. Les témoignages distinguent cependant plusieurs crues sur la COUME MARENS : La crue de 1999 a rempli le lit mineur du ruisseau sans provoquer de débordements. Des éboulements en amont ont démoli la partie amont rive droite du pont de la RD17 contraignant la commune a créer un mur bétonné au niveau de la partie endommagée, sur plus de 15 mètres. La crue de 1995 est apparue comme plus violente que la précédente. Elle était caractérisée selon les riverains - par un charriage de blocs rocheux important qui a partiellement obstrué la section du pont canal. Nous pouvons signaler, suite aux informations recueillies auprès des riverains et des élus de la commune, que la crue de crue historique centennale sur l AGLY - n a pas eu d effet sur ce ruisseau. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

10 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE 3. DONNEES DE L ETUDE 3.1. DONNEES TOPOGRAPHIQUES Les levés topographiques (profils en travers, ouvrages hydrauliques et profils en long) ont été réalisés par le cabinet de topographique B.E.2.T. Un plan de localisation des profils en travers ainsi que des ouvrages hydrauliques figure page suivante (cf. carte 2). Les profils en travers sont fournis en annexe 1. Les levés topographiques réalisés pour la mise en œuvre du modèle hydraulique ont été complétés par deux profils en long (un pour chaque berge). Nous disposons également d un profil en long de la RD17 (en rive droite du pont uniquement) relevé lors de l étude «Modélisation d une crue type 1940 de l AGLY à LA TOUR DE FRANCE» (BCEOM juin 2003). Ces éléments topographiques supplémentaires serviront à cartographier précisément les zones inondées. Le seuil du bâtiment de l école a également été relevé et correspond à une cote de 93.68m NGF ETUDE HYDROLOGIQUE L étude hydrologique a pour objet la définition du débit de pointe de la crue de référence du Plan de Prévention des Risques Inondation : la crue centennale. Ce débit sera appliqué comme condition limite amont de la modélisation du ruisseau de COUME MARENS. Nous étudierons également les débits d occurrence 10 ans et 30 ans pour déterminer la fréquence des débordements du cours d eau. Le ruisseau ne dispose d aucune station de suivi des débits ou des niveaux. L estimation des débits de pointe sera donc réalisée par une approche de type «pluie/débit». La méthode Rationnelle sera mise en œuvre, avec estimation des temps de concentration par la formule de Richards. Les données pluviométriques utilisées sont les valeurs statistiques établies dans le cadre des études du TGV Languedoc-Roussillon. Les calculs et caractéristiques du bassin versant ayant permis la détermination de ces débits sont récapitulés dans la feuille de calcul page Commentaire sur l analyse hydrologique réalisée La zone d étude du ruisseau s étend du pont canal à l exutoire à l AGLY. Nous avons étudié le débit en trois points du linéaire d étude : au droit du pont canal, au droit de la RD17, au droit du passage à gué. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

11 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE Entre le pont canal et l exutoire, la superficie du bassin versant augmente peu (+2%). En revanche, la longueur du thalweg augmente de façon beaucoup plus sensible (presque 10%) et la pente pondérée diminue. L évolution de ces paramètres avec le linéaire du cours d eau nous permet de constater que le temps de concentration calculé augmente et l intensité de la pluie prise en compte diminue d amont en aval. En conclusion ; plus on va vers l aval, plus les débits diminuent. Cette anomalie est liée à l application stricte de la méthode Rationnelle. En pratique, nous conserverons les débits calculés à l amont Débits retenus Nous retenons les débits calculés au droit du canal, soit : Q 10 = 16.5m 3 /s Q 30 = 36m 3 /s Q 100 = 65m 3 /s Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes

14 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE 4. MODELISATION HYDRAULIQUE 4.1. PRESENTATION DU MODELE HYDRAULIQUE HEC-RAS Le modèle utilisé pour simuler la crue centennale est le modèle mathématique HEC- RAS, modèle d écoulement filaire en régime permanent graduellement varié. La mise en œuvre de ce modèle nécessite la connaissance du débit de pointe de la crue de projet et des profils en travers relevés perpendiculairement à l axe d écoulement. Une notice explicative est fournie en annexe 2. Le modèle hydraulique comprend sept profils et trois ouvrages. Le modèle s étend sur plus de 550m CONDITION LIMITE AMONT Les débits d occurrence 10, 30 et 100ans ont été injectés à l amont du modèle soit en amont immédiat du pont canal CONDITION LIMITE AVAL ET CALAGE Condition limite aval Le ravin de COUME MARENS se jette dans l AGLY : ce dernier à donc une influence sur la ligne d eau aval. Cette influence est notable jusqu au passage à gué du boulevard de l Agly mais s amortit rapidement en amont. En effet, cet ouvrage présente une chute de 1.8m à son aval immédiat et peut être assimilé à un seuil. Lors de l étude «Modélisation d une crue type 1940 de l AGLY à LA TOUR DE FRANCE» (BCEOM juin 2003), nous avons déterminé le niveau centennal de l AGLY au niveau de l exutoire du ravin. Ce niveau représentant l hypothèse la plus pénalisante (crue centennale sur l AGLY), elle sera retenue comme condition limite aval pour les trois crues étudiées (Q10, Q30 et Q100). Nous avons dès lors : Zaval = mngf Calage du modèle L opération de calage du modèle consiste à régler les paramètres hydrauliques du calcul, c est-à-dire les coefficients de rugosité (ou coefficients de Strickler) au droit des sections d écoulements. N ayant pu obtenir de relevés de niveaux d eau observés, c est la reconnaissance de terrain qui nous a permis de déterminer les coefficients de Strickler retenus. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 194

15 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE Ces coefficients sont de : 45 à 50 en lit mineur dans la partie cuvelée et environ 18 dans le tronçon naturel, entre 10 et 14 en lit majeur RESULTATS DES MODELISATIONS Le modèle donne d une part les cotes de la ligne d eau en conditions normales, et d autre part les vitesses d écoulement sur chaque section. Il peut arriver qu une obstruction d ouvrage ou une interception du courant génère un remous et donc une élévation de la ligne d eau simulée. Cette augmentation de cote peut être calculée en fonction de la vitesse du courant V (par le terme cinétique V²/2g) : il s agit d un aléa supplémentaire dont la prise en compte peut être assimilée à une revanche de sécurité. Toutefois, les vitesses étant de l ordre de 3 à 4,5 m/s, ce terme peut atteindre de 0,5 à 1 mètre et s avère donc très pénalisant pour le report des zones inondables. C est pourquoi nous avons d abord tracé ces zones sur la base des résultats bruts des simulations : voir la carte 3 ci-après qui représente l emprise de la zone inondable pour des périodes de retour de 10, 30 et 100 ans (les tableaux de résultats sont disponibles en annexe 3). Soulignons que cette carte reprend les contours des zones submersibles de l AGLY (cf. rapport d étude BCEOM de Juin 2003). Nous avons ensuite calculé séparément l exhaussement potentiel de la ligne d eau (voir tableau de calcul et profils en long des lignes d eau et des lignes de charge en annexe 4) Crue décennale Les débordements du cours d eau sont très localisés : au niveau du chemin en rive gauche à l aval du Théâtre de Verdure (légère intrusion d eau qui touche les vignes à proximité), sur le boulevard de l Agly, lieu de débordements fréquents d après les riverains, est le siége d une lame d eau d environ 0.30 m Crue trentennale Les ouvrages hydrauliques principaux du cours d eau que sont le pont canal et le pont de la RD17 sont en charge. Le niveau des eaux en amont est donc conditionné par ces ouvrages et se sont eux qui provoquent l essentiel des débordements pour une crue de ce type : Le remous du pont canal entraîne l inondation des jardins situés de part et d autre du lit mineur, Celui du pont de la RD17 inonde un potager en rive gauche et le parking en rive droite, provoquant un léger ruissellement sur la RD17. Une partie de ce ruissellement peut pénétrer dans la cour des écoles sans toutefois inonder les classes dont les planchers sont surélevés de quelques décimètres. Les vignes en aval du théâtre sont également inondées. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 195

16 Restauration des Terrains en Montagne - Service départemental des Pyrénées Orientales Modélisation d une crue centennale du ruisseau de la COUME MARENS à LA TOUR DE FRANCE Crue centennale Les ponts présents sur le linéaire du cours d eau sont insuffisants et provoquent des déversements importants sur chaussées. Au niveau de la RD17, le ruissellement généré est important (0.5<H<1m). Il envahit l avenue du Général de Gaulle et entre dans les écoles qui se situent dans l axe d écoulement des eaux. Les bâtiments des écoles sont en contrebas de la route, donc vulnérables face à l arrivée des eaux. D une façon générale, la morphologie du terrain laisse envisager que tout débordement au niveau du pont sera enclin à aller dans la cour de l école. Cette situation dans l axe d écoulement et les bâtiments faisant barrage peuvent causer des hauteurs d eau importantes. La rue de la Capeillette est aussi touchée par les débordements de COUME MARENS mais dans une moindre mesure. Elle sera le siège d un ruissellement important qui se combinera en amont du boulevard de l AGLY aux débordements directs du cours d eau, influencés par l AGLY. Les deux maisons situées à l aval de l école seront donc inondées par ces deux courants conjugués. Au delà de la rue de la Capeillette, une partie des eaux débordées au droit du pont continuera à s écouler sur l avenue du Général de Gaulle jusqu à résorption complète de la lame d eau, ce qui devrait se produire au plus tard au point où l avenue jouxte le lit de l AGLY. Cet écoulement sur l avenue inondera l ensemble des maisons souvent situées au niveau de la chaussée voire en contrebas. Le secteur situé entre l avenue et l Agly est donc potentiellement inondable en fonction des passages existants au travers du bâti. Ces derniers permettent de limiter les vitesses en deçà de 0.5 m/s, les écoulements importants (> 0.5 m/s) restant localisés sur l avenue du Général de Gaulle. Enfin, au niveau du passage à gué, la zone inondable s étend largement de part et d autre du ruisseau et rejoint la zone inondable de l AGLY. La cartographie de l aléa (carte 4) consiste à déterminer : l isobathe 0.50 m, l isobathe 1 m, la courbe d isovitesse 1 m/s. Les résultats nous montrent que la vitesse en lit majeur reste généralement inférieure à 1 m/s. Seuls les déversement au droit du pont de la RD17 en direction des écoles et de l avenue du Général de Gaulle excèderont cette vitesse. Janvier D.doc / MN P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 196

19 ANNEXES P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 199

20 ANNEXE 1 : PROFILS EN TRAVERS P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 200

29 ANNEXE 2 : NOTICE DU LOGICIEL HEC-RAS P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 209

31 ANNEXE 3 : TABLEAU DE RESULTATS POUR LES CRUES Q10, Q30 ET Q100 P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 211

34 ANNEXE 4 : PROFILS EN LONG DES LIGNES D EAU ET DES LIGNES DE CHARGE TABLEAUX DE VALEURS / CARTOGRAPHIE Q10, Q30, Q100 P.P.R. LATOUR DE FRANCE - Annexes 214