La cartographie des zones inondables par l'approche hydrogéomorphologique (HGM)

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1 La cartographie des zones inondables par l'approche hydrogéomorphologique (HGM) Thomas Buffin-Bélanger, Sylvio Demers et Clément Besnard, Université du Québec à Rimouski

2 La cartographie des zones inondables par l'approche hydrogéomorphologique (HGM) 1. Contexte sociohydrologique 2. Évolution de l approche HGM au Québec 3. Exemples d intégrations législative et institutionnelle

3 1. Contexte sociohydrologique Cartographie des zones inondables par la méthode hydraulique/hydrostatistique

4 1. Contexte sociohydrologique Crédit Photo: Jacques Joseph Rivière au Renard, 2007

5 1. Contexte sociohydrologique Cours d eau Génie

6 1. Contexte sociohydrologique Cours Inondation d eau Modélisation hydraulique

7 1. Contexte sociohydrologique CEHQ +MDDEP L hydrologie des paléo-crues (paleoflood hydrology) Objectif: préciser la courbe fréquence-magnitude pour des récurrences 1/100-1/ (gestion des barrages) Principes : Interprétation des archives sédimentaires (Baker et al.,1988) Concept de frontières paléo-hydrologiques (Levish, 2002) Demers et al., 2012 (traduit de Jarret et England, 2002)

8 1. Contexte sociohydrologique La cartographie HGM en France Objectif : cartographie les zones inondables pour les AZI Principe : cartographie basée sur des lits morphologiques L1 = lit mineur, L2 = lit moyen; L3 = lit majeur ordinaire Intérêt du modèle français: lit moyen = fréquence 1-10 ans lit majeur ordinaire = rare à exceptionnelle? Constats: lits morphologiques processus d inondabilité

9 Figure 3 : La plaine alluviale de la rivière Matane : a) Modèle numérique de terrain (LiDAR aéroporté) d un tronçon situé dans la partie aval du bassin versant; et b) Interprétation géomorphologique de ce tronçon : (1) : rides et sillons; (2) : milieux humides alluviaux; (3) : paléochenaux (méandres abandonnés); (4) : chenaux de débordements; (5) : encoche d érosion provoquée par le passage des glaces. LiDAR de la rivière Matane 1. Contexte sociohydrologique CEHQ +MDDEP L hydrogéomorphologie: pas une, mais DES méthodes et applications. Principe de base: les inondations laissent des marques

10 2. Évolution de l approche HGM au Québec

11 2. Évolution de l approche HGM au Québec a 2008 Cartographies des aléas (a) et des risques d inondation (b) dans un secteur de la vallée de la rivière au Renard. Source : Lelièvre et al., 2008.

12 2. Évolution de l approche HGM au Québec 2009 Cartographie des lits de la rivière Cap-Chat. Source : Demers et al., 2009.

13 2. Évolution de l approche HGM au Québec 2012 Tableau 1. Clef hydrogéomorphologique pour la cartographie des zones inondables types d inondations par débordements à l eau claire par embâcles de glace par exfiltration par torrentialité aléas morphologie a pédologie sédimentologie écologie végétale grands courants HGM faibles courants HGM inondabilité résiduelle non-inondable avec blocs de glaces sans blocs de glaces exfiltration torrentialité activité morphologique (transport sédimentaire récurrent): jets de berges, chenaux de débordement, talus d érosion, formes profilées. absence d activité morphologique; axes d écoulement anticipés. absence d activité morphologique; levées alluviales terrasses; absence d activité fluviale bechevnik; étagement alluvial altitude Q pb; méandres abandonnés (oxbow), dépressions alluviales propre aux cônes alluviaux; pente optimale pour les écoulements. absence de pédogenèse absence de pédogenèse début de la pédogenèse horizons diagnostics (horizons Ae et B) processus d hydromorphie granulométrie hétérométrique limons (épaisseur ) limons (épaisseur ) granulométrie hétérométrique; pavage végétation hygrophile végétation hygrophobe végétation hygrophobe altitude cicatrices glacielles milieux humides (végétation hygrophile) a Les indices morphologiques doivent être interprétées à la lumière de l historique des crues récentes. Source : Demers et al., 2012.

14 2. Évolution de l approche HGM au Québec a 2012 b Cartographies des aléas d inondation (a) de la plaine alluviale de la rivière Matane et des zones de contrainte à l aménagement qui leur sont associés (zonage faible non représenté). Source : Demers et al., La cartographie des zones inondables par une approche HGM pour un tronçon de la rivière Matane. Source : Demers et al., 2012.

15 2. Évolution de l approche HGM au Québec 2013 Biron et al. 2013

16 2. Évolution de l approche HGM au Québec Tableau II : Clef hydrogéomorphologique des quatre modelés de la plaine alluviale fonctionnelle et des milieux humides alluviaux. Typologie Morphologie Granulométrie Pédogenèse modelé d érosion résultant d écoulements compétents (mode de transport de charge de fond et en suspension) modelé de sédimentation résultant d écoulements lents (mode de transport en suspension) modelé stable topographie irrégulière chenaux de débordements formes profilées talus d érosion Végétation (indice Buntley-Westin) hétérométrique B-W < 10 arbustive ou arborescente topographie arrondie limons B-W < 10 topographie arrondie plaine inclinée dans la direction de la migration bechevnik (encoche d érosion et/ou plan incliné) limons B-W > modelé glaciel hétérométrique cicatrices glacielles formes construites par les glaces milieux humides alluviaux paléochenaux limons espèces hygrophiles Figure 4 : Exemples d indicateurs morphologiques pour trois types de modelé de la plaine alluviale de la rivière Matane. Ér : érosion; Figure 4 : Exemples d indicateurs Sed : sédimentation; morphologiques St : stable. pour trois Le trait types pointillé de modelé indique de une la limite plaine en transition. alluviale de la rivière Matane. Ér : érosion; Sed : sédimentation; St : stable. Le trait pointillé

17 2. Évolution de l approche HGM au Québec 2014 Cartographies des modelés de la plaine alluviale de la rivière Matane et des zones de contrainte à l aménagement (B) qui leur sont associées. Source : Demers et al., 2014.

18 2. Évolution de l approche HGM au Québec Le MNZI Schéma d élaboration d un Modèle numérique des zones inondables (MNZI). D après Montané et al. (2014).

19 2. Évolution de l approche HGM au Québec

20 2. Évolution de l approche HGM au Québec La trajectoire HGM Activité géomorphologique associée à une saillie rocheuse. Le trait blanc représente le niveau plein bord. Les polygones blancs délimitent les bancs d accumulation. : saillie rocheuse.

21 2. Évolution de l approche HGM au Québec La trajectoire HGM Figure 1. Trajectoire géomorphologique des superficies érodées (a) et de la superficie des bancs d accumulation par tronçons (b). Les étoiles indiquent les valeurs d érosion plus grandes que la marge d erreur.

22 2. Évolution de l approche HGM au Québec

23 3. Exemples d intégrations législative et institutionnelle Superficies (km²) 6 interprétation 48% interprétation 48% ilôts 38% effets de bordure 14% ilôts 38% effets de bordure 14% > 100 ans 20 à 100 ans 0 à 20 ans effets de effets de bordure bordure 13% 13% interprétation interprétatio 87% 87% 0 grands faibles courants HGM courants HGM + exfiltration inondabilité résiduelle embâcles embâcles sans avec blocs de blocs de glace glace Figure 1. Superficies des aléas HGM associées aux zones de récurrence 0-20 ans, ans et supérieures à 100 ans ainsi que les facteurs qui expliquent les plus grandes divergences entre la cartographie HGM et la modélisation hydraulique (grands courants HGM et exfiltration zone > 100 ans; inondabilité résiduelle 0-20 ans).

24 3. Exemples Intégration d intégrations législative et institutionnalisation législative et institutionnelle Marchand et al. (2013).

25 3. Exemples Intégration d intégrations législative et institutionnalisation législative et institutionnelle CEHQ +MDDEP

26 3. Exemples Intégration d intégrations législative et institutionnalisation législative et institutionnelle CEHQ +MDDEP Tronçons actifs Tronçons stables Tronçons sans MNE Espace de liberté Corridor de mobilité Zone de grand courant Espace de mobilité + Plaine alluviale fonctionnelle avec modelés indicatifs de courants dynamiques + Zone inondée par la crue Irène (niveau eau > 0,5 m ⱡ ) + Milieux humides Espace de mobilité + Zones inondables simulées de crue de récurrence 20 ans + Zone inondée par la crue Irène (niveau eau > 0,5m ⱡ ) Espace de mobilité + Plaine alluviale fonctionnelle Zone de faible courant Zone inondée par la crue Irène* (niveau eau < 0,5 m ⱡ ) + Plaine alluviale fonctionnelle sans modelés Zone inondée par la crue Irène * (niveau eau < 0,5 m ⱡ ) + Plaine alluviale fonctionnelle sans modelés D après CEHQ (2013).

27 Pour conclure : L approche hydrogéomorphologique : s intéresse aux formes et à ce qu elles révèlent sur les processus qui les façonnent considère le système fluvial et son évolution dans le temps permet une évaluation de la sévérité des aléas considère l inondabilité de la plaine, la mobilité du cours d eau ainsi que sa trajectoire hydrosédimentaire s intègre dans une démarche complète menant à un zonage pour l aménagement

28 Pour conclure : CEHQ +MDDEP Projet PACC : MSP-UQAR : Approche hydrogéomorphologique (cartographie des aléas fluviaux - inondation, érosion, avulsion, embâcle) : développement des connaissances et transfert d expertise

29 Pour conclure : Liste de critères décisionnels pour la sélection des méthodes de cartographie: - disponibilité des données - enjeux socio-économiques - contraintes financières et logistiques - l expertise - diagnostic préliminaire du système fluvial et des aléas Prémisse: Deux exemples: Les unités géomorphologiques ne sont pas nécessairement représentatives des aléas actuels dans un contexte de crue régularisée par des barrages. Dans les zones d aggradation/sédimentation, la durée de vie utile d une simulation hydraulique ou d un PLZI basé sur un historique des crues est très courte. Toute démarche cartographique doit être supportée par une compréhension minimale de la dynamique du cours d eau. Le diagnostic fluvial : 1- une description du contexte hydrologique et géomorphologique 2- une analyse de la dynamique sédimentaire 3- mène à une stratégie globale pour la cartographie adaptée à chaque secteur

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