RD 924 VOIE NOUVELLE LIAISON RN RD 24

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1 LIAISON RN RD 24 COMMUNES DE LA SALVETAT SAINT-GILLES, LEGUEVIN ET PLAISANCE-DU-TOUCH MODELISATION HYDRAULIQUE ET DEFINITION DU GABARIT DES OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT SEPTEMBRE 2011 N SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1

2 SOMMAIRE 1. INTRODUCTION HYDROLOGIE L'AUSSONNELLE LE RUISSEAU DE TAURE FRANCHISSEMENT DE L'AUSSONNELLE CONTEXTE HYDRAULIQUE - ETAT DE REFERENCE DIMENSIONNEMENT ET INCIDENCE DE L'OUVRAGE PROPOSE SUR L'AUSSONNELLE Contraintes à respecter et hypothèse de dimensionnement Incidences Recherche de solutions de minoration des impacts FRANCHISSEMENT DU RUISSEAU DE TAURE LISTE DES FIGURES Plan du modèle hydraulique Zones inondables en crue centennale AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE A

3 1. INTRODUCTION Face à un développement économique et démographique fort dans les cantons situés à l Ouest du département de la Haute-Garonne, une réorganisation du maillage des voies structurantes sur ce secteur paraît indispensable depuis la création de la RN 124 (déviation de Léguevin). Le projet routier consiste en la création d une voie nouvelle entre la RN 124 et la RD 24 sur une longueur de 2 km environ, depuis le demi échangeur de la RN RD 42 existant sur la commune de La Salvetat-Saint-Gilles jusqu à la RD 24 sur la commune de Plaisance-du-Touch. La future déviation se présentera sous la forme d une route à 2x2 voies et aura le statut de déviation d agglomération. Dans le cadre de ce projet, le Conseil Général de Haute-Garonne a engagé les études techniques et réglementaires nécessaires à la bonne conduite de ce projet. Afin de mener à bien ces études et rassembler l ensemble des compétences nécessaires à la réalisation de la mission, un groupement /GAMBA ACOUSTIQUE/ATELIER PAYSAGE a été constitué. assure le pilotage et la coordination de l ensemble de la mission et la production de différents volets (hydraulique, assainissement, dossiers réglementaires, ) tandis que GAMBA ACOUSTIQUE ET ATELIER PAYSAGE traitent respectivement les volets relatifs aux études acoustiques et paysagères. Les autres problématiques relatives à l environnement à savoir les études relatives au milieu naturel et le volet Air/Santé sont respectivement assurées par ECOTONE et BURGEAP. Le présent document expose les résultats de l'étude hydraulique des rétablissements naturels concernés par l'opération et en particulier de la sous-phase 4.2 "Calage du ou des modèles hydrauliques nécessaires aux études" et 4.3 "Définition du gabarit hydraulique de l'ouvrage de franchissement de l'aussonnelle et des ouvrages de transparence des eaux". AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 1

4 2. HYDROLOGIE 2.1. L'AUSSONNELLE Une station hydrométrique permettant d'évaluer les débits de l Aussonnelle est présente, à environ 35 km en aval du projet, au niveau de la commune de Seilh. Les caractéristiques de cette station, gérée par la DREAL, sont les suivantes : Code Hydro O Période de mesure Surface du bassin-versant Source : Banque Hydro, DREAL 192 km² Les débits caractéristiques de crue fournis à la station hydrométrique en fonction de la période de retour sont détaillés ci-dessous : Période de retour de la crue Débit (m 3 /s) 2 ans 30 5 ans ans ans ans ans non calculé Source : Banque Hydro, DREAL Lors de l étude réalisée par en , une analyse hydrologique détaillée a été réalisée. Dans un premier temps, des hyétogrammes de projet ont été construits à partir de l examen des hydrogrammes de crue de l Aussonnelle à Seilh, ainsi que des enregistrements des pluies associées à ces crues. Les pluies de référence ont été construites sur la base des durées caractéristiques suivantes : pluie d'intensité maximale constante sur le temps de concentration du bassin versant (t2 = 13h), notée I2 ; durée totale de pluie de 26h, selon la répartition temporelle suivante : 1 Etude hydrologique et hydraulique du bassin versant de l Aussonnelle - SIVOM de la Banlieue Ouest de Toulouse - - Janvier 1997 AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 2

5 Intensité I 2 I 1 = I 3 t 1=6,5 h t 2=13 h t 1=6,5 h Temps (jours) Un hyétogramme de projet a été construit pour chaque événement de référence, correspondant à des crues de périodes de retour de 10 et 100 ans notamment. Le tableau suivant résume, pour chaque crue de projet, les valeurs retenues : Période retour Intensité maximale I 1 (mm/h) Intensité I 2 (mm/h) Intensité I 3 (mm/h) 10 ans 0,58 4,74 0, ans 1,17 6,51 1,17 Dans un second temps, les hydrogrammes à l'exutoire des différents sous-bassins de l Aussonnelle ont été calculés par le modèle hydrologique de transformation pluie-débit mis en œuvre. Ce sont ces hydrogrammes qui sont directement introduits au niveau de points du modèle hydraulique répartis tout le long du cours de la rivière pour représenter les affluents et les apports par ruissellement direct dans la vallée. Le calage du modèle hydrologique a ensuite été réalisé sur la crue de juin 1992, mesurée à la station de Seilh. Pour la crue de projet centennale, la contribution de chaque hydrogramme injecté au niveau de chaque sous-bassin versant affluent de l Aussonnelle conduit à un débit centennal sur l Aussonnelle. La modélisation hydraulique mise en œuvre qui a donc été exploitée en régime transitoire a permis de propager les hydrogrammes injectés dans l Aussonnelle. La comparaison entre les débits calculés par cette première méthode et ceux estimés à partir de l analyse des données de la station hydrométrique (en distinguant deux périodes avant/après les travaux de recalibrage) et à partir de méthodes classiques (Sogreah, Crupedix, Socose, ) a conduit à retenir les débits de pointe suivants : 10 ans 100 ans Débit de pointe de crue à Seilh 86 m 3 /s 150 m 3 /s Les débits de pointe ainsi obtenus sur la zone d'étude extraits des résultats du modèle sont les suivants : Q 10 (m 3 /s) Q 100 (m 3 /s) Aussonnelle secteur projet AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 3

6 2.2. LE RUISSEAU DE TAURE Au droit du projet, les caractéristiques du bassin versant du ruisseau de Taure sont les suivantes : superficie : 33 ha ; longueur : 1,3 km ; pente : 0,5%. Les caractéristiques ont été appréciées à partir des visites de terrain, de la carte IGN 1/ ème, des indications fournies par le CG 31 (plan du bassin de la RD 82 et des réseaux d assainissement pluvial le long de la RD 82) et des éléments transmis par la commune de la Salvetat-Saint-Gilles (plan des bassins versant en zone urbaine). Bassin versant du Taure AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 4

7 L application de la méthode rationnelle a permis d estimer le débit de crue décennale du ruisseau : avec : = 1 3,6 Q 10 : Débit de pointe de crue de fréquence décennale ; C : Coefficient de ruissellement, pris égal à 0,6 ici compte tenu de l occupation des sols du bassin versant ; I : Intensité pluviométrique décennale sur le temps de concentration du bassin versant (formule de Desbordes adaptée au bassin versant à dominante urbaine prise en compte, soit ici 31 min) ; A : Superficie du bassin versant en km 2. Le débit Q 10 ainsi obtenu est de 3,1m 3 /s au droit du secteur du futur franchissement. Ce débit est calculé dans une hypothèse sécuritaire ne tenant pas compte de l écrêtement potentiel par le bassin de rétention (l objectif étant de calculer un débit centennal, période de retour pour laquelle le bassin n est vraisemblablement pas dimensionné). Le débit centennal a ensuite été obtenu par application d un coefficient multiplicateur régional classique de 2 soit Q 100 = 6,1 m 3 /s. AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 5

8 3. FRANCHISSEMENT DE L'AUSSONNELLE 3.1. CONTEXTE HYDRAULIQUE - ETAT DE REFERENCE Lors de l étude réalisée en 1997 par, une modélisation maillée à casiers avait été mise en œuvre entre Bonrepos-sur-Aussonnelle et la confluence avec la Garonne en aval (à partir du logiciel CARIMA développé par ). Ce modèle a été actualisé localement en intégrant la topographie complémentaire réalisée par le CG 31 au droit du projet. En lit mineur, il n a pas été réalisé de bathymétrie supplémentaire, le profil en travers ayant peu évolué sur ce secteur entre 1996 et 2010 (cf. ci-après profil en travers au droit du futur franchissement). Altitudes (m NGF) Profil d'après levé topo de 2010 Profil d'après levé topo du Distances 15 (m) En outre, le modèle a été redécoupé localement afin d intégrer dans une phase ultérieure du projet les modifications induites par celui-ci (cf. plan du modèle). La simulation de la crue centennale en régime transitoire telle que présentée dans l analyse hydrologique a conduit à l obtention des résultats suivants en termes de condition d écoulement, au droit du futur franchissement (maxima atteints) : niveau d écoulement : ~ 167,7 m NGF ; débit de pointe rive gauche : 1 m 3 /s ; débit de pointe rive droite : 21 m³/s ; débit de pointe lit mineur : 48 m³/s. AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 6

9 Lit mineur Lit majeur Profil de calcul ou casier Cote crue centennale Etat actuel (m NGF) P83 166,62 P84 167,20 P85 167,65 P ,72 P ,91 P86 168,06 P87 168,43 P88 168,82 D ,13 D ,75 D ,82 G62 165,48 G63 166,43 G64 167,34 G ,86 G65 168,51 Les cotes maximales d écoulement obtenues et la topographie actualisée ont permis de cartographier l emprise inondable associée à une crue centennale de l Aussonnelle (voir figure). Dans le secteur du projet, l emprise inondable est relativement limitée (environ 100 m au total), les hauteurs d eau en lit majeur sont comprises entre de 0 et 0,5 m en rive gauche et 0 et 1 m en rive droite. Les vitesses d écoulement sont en moyenne de 1,6 à 2 m/s en lit mineur et de 0,2 à 0,5 m/s en lit majeur DIMENSIONNEMENT ET INCIDENCE DE L'OUVRAGE PROPOSE SUR L'AUSSONNELLE CONTRAINTES A RESPECTER ET HYPOTHESE DE DIMENSIONNEMENT L'ouvrage hydraulique a été dimensionné pour une crue de fréquence centennale, avec une garde d'air sous l'ouvrage de 1 m, soit une cote de sous-poutre minimale de 168,7 m NGF. En lien avec l'analyse des milieux naturels, il est proposé de ne pas porter atteinte au lit mineur de l'aussonnelle. Le lit du cours d'eau sera donc conservé, de même qu'une bande minimale de 2 m environ en haut de berge de part et d'autre, pour préserver les habitats naturels existants. Cette contrainte amène à une portée d'ouvrage minimale de l'ordre de 17 m ( ). Enfin, l'ouvrage a été dimensionné de sorte à obtenir un impact quasi nul (de l'ordre de 1 cm) au droit des premières habitations de La Salvetat Saint-Gilles, c'est-à-dire au niveau des casiers G66 - G65, soit 500 m en amont du projet (absence d'enjeu plus en amont, la station d'épuration de La Salvetat Saint-Gilles étant vouée à être abandonnée pour se raccorder sur une station d'épuration intercommunale située hors zone inondable). AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 7

10 Idéalement d'un point de vue hydraulique et pour minimiser l'impact de l'ouvrage, il faudrait rétablir la zone de dépression en rive droite qui laisse transiter actuellement une part significative du débit de crue (21 m 3 /s sur un total de 70 m 3 /s). Un ouvrage de décharge pourra donc être envisagé pour assurer cette restitution du débit et éviter la reconcentration de l'ensemble du débit débordé vers le lit mineur et donc l'ouvrage principal INCIDENCES L'incidence de l'ouvrage proposé a été appréciée en regard de l'état actuel (état de référence) par des modifications du modèle, puis de nouvelles simulations sur la base de la crue de fréquence centennale. Dans un premier temps, une configuration avec un ouvrage principal élargi sans ouvrage de décharge a été testée. Plusieurs surlargeurs d'ouvrage en rive gauche et en rive droite ont été modélisées (5, 10, 15, 20 m). Pour un ouvrage de 33 m d'ouverture (5 m en rive gauche, 13 m en lit mineur et 15 m en rive droite), les résultats obtenus (niveaux maximaux atteints au cours de la crue) sont consignés dans le tableau ci-dessous. Lit mineur Lit majeur Profil de calcul ou casier Cote crue centennale Etat actuel (m NGF) Cote crue centennale Etat projet (m NGF) Impact (cm) P83 166,62 166,54-12 P84 167,20 167, P85 167,65 168, P ,72 168, P ,91 168, P86 168,06 168, P87 168,43 168, P88 168,82 168,89 +7 D ,13 166,82-31 D ,75 167,12-63 D ,82 168, G62 165,48 165,48 0 G63 166,43 166, G64 167,34 167, G ,86 168, G65 168,51 168,52 +1 L'impact maximal est observé en amont immédiat de l'ouvrage (45 cm en lit mineur, 26 à 41 cm en lit majeur). Si l'impact en lit majeur est limité au niveau des enjeux habités (+1 cm en G65, 0 en G66), l'incidence résiduelle sur les profils du lit mineur reste significative au droit de ces mêmes enjeux (+ 7 cm en P88). En outre, on note un transfert de débit de la rive droite vers le lit mineur et la rive gauche, qui conduit à un exhaussement significatif des niveaux en rive gauche en aval de l'infrastructure (jusqu'à + 40 cm en G63) de même qu en lit mineur et, a contrario, une diminution des cotes en rive droite (D472, D473). AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 8

11 Afin de limiter l'incidence de l'ouvrage de franchissement, des solutions ont donc été recherchées au travers de l'ajout d'un ouvrage de décharge, l élargissement de l ouvrage principal ne suffisant pas à lui seul. Remarque : à noter que l exploitation du modèle en régime transitoire rend plus complexe la lecture des résultats obtenus, notamment en termes d impact, puisqu il s agit ici de niveaux maximaux au cours de la crue, qui peuvent être atteints à des instants différents entre l état de référence et l état projet étudié RECHERCHE DE SOLUTIONS DE MINORATION DES IMPACTS Des calculs itératifs ont été engagés à partir du modèle hydraulique pour réduire l'impact de l'ouvrage au droit des enjeux de La Salvetat Saint-Gilles. Les différents tests effectués montrent qu'il est nécessaire d'adjoindre une section de décharge de 3 à 5 m d'ouverture en rive droite, tout en conservant une surlargeur en rives gauche et droite au niveau de l'ouvrage principal. Deux tests ont été réalisés avec un ouvrage de décharge au TN et un ouvrage calé au niveau du fond de fossé de rive droite (TN - 20 cm). C est cette configuration qui semble la plus favorable. Les résultats obtenus sont résumés ci-après (niveaux maximaux atteints au cours de la crue) : Configuration Largeur totale ouvrage principal (m) Largeur ouvrage de décharge (m) Impact résiduel en P87 (cm) Impact résiduel en P88 (cm) 1 28 m ( ) 4 m calage au TN (166,7 m NGF) m (5+13+5) 3 m calage au TN - 20 cm (166,5 m NGF) m ( ) 4 m calage au TN - 20 cm (166,5 m NGF) m (3+13+3) 5 m calage au TN - 20 cm (166,5 m NGF) -2-1 La configuration 4 conduit de façon plus détaillée aux résultats suivants (niveaux maximaux atteints au cours de la crue) : Lit mineur Profil de calcul ou casier Cote crue centennale Etat actuel (m NGF) Cote crue centennale Etat projet (m NGF) Impact (cm) P83 166,62 166,59-3 P84 167,20 167, P85 167,65 167, P ,72 167,81 +9 P ,91 167,81-10 P86 168,06 168,02-4 P87 168,43 168,41-2 P88 168,82 168,81-1 AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 9

12 Lit majeur Profil de calcul ou casier Cote crue centennale Etat actuel (m NGF) Cote crue centennale Etat projet (m NGF) Impact (cm) D ,13 167,08-5 D ,75 167,58-17 D ,82 167,91 +9 G62 165,48 165,48 0 G63 166,43 166, G64 167,34 167,32-2 G ,86 167, G65 168,51 168,51 0 A noter que, comme précédemment explicité, l exploitation du modèle en régime transitoire rend plus complexe la lecture des résultats obtenus, notamment en termes d impact. Il ressort du tableau précédent que l impact maximal est dans cette configuration 4 de l ordre de 10 à 15 cm maximum sur des zones sans enjeu, l impact au niveau des enjeux (habitations La Salvetat et même station d épuration actuelle) étant nul. La configuration 4 semble donc être la plus intéressante au niveau hydraulique, tout en limitant l ouverture de l ouvrage principal. Remarque : Dans les configurations étudiées, il est supposé que l'ouvrage de décharge de rive droite ne fonctionne pas en charge (sous-poutre supérieure à 167,8 m NGF intégrant les ~10 cm d'impact en amont immédiat de l'ouvrage). AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 10

13 4. FRANCHISSEMENT DU RUISSEAU DE TAURE Un calcul de capacité a été réalisé afin d évaluer le gabarit de l ouvrage hydraulique de rétablissement nécessaire sur le ruisseau de Taure. Un ouvrage de 2 m de largeur et 1 m de hauteur penté à 1 % permet de faire transiter le débit centennal de 6,1 m 3 /s. AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 PAGE 11

14 FIGURES AVN/MIC - N RAPPORT SOUS-PHASES 4.2/4.3 - V1 - SEPTEMBRE 2011 FIGURES