GIER A RIVE-DE-GIER COMPLEMENTS D ETUDE

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1 DIRECTION DEPARTEMENTALE DES TERRITOIRES DE LA LOIRE (42) SERVICE AMENAGEMENT ET PLANIFICATION - CELLULE RISQUES 2 GIER A RIVE-DE-GIER COMPLEMENTS D ETUDE RAPPORT FEVRIER 2012 N R1

2 SOMMAIRE LISTE DES PLANS ET FIGURES... B OBJET DE L ETUDE MODELISATION DES ECOULEMENTS SUR LA COUVERTURE RAPPEL SUR LA MODELISATION EXISTANTE MODELISATION DES ECOULEMENTS DEBORDANTS CONTRAINTES DE LA MODELISATION L OUTIL DE MODELISATION LE MODELE CONSTITUE TOPOLOGIE DU MODELE SECTIONS DE CONTROLE CONDITIONS AUX LIMITES REGLAGE DU MODELE ECOULEMENT DE LA CRUE CENTENNALE CONDITIONS AUX LIMITES RESULTATS CARTOGRAPHIES CARTOGRAPHIE DES HAUTEURS CARTOGRAPHIE DES VITESSES CARTOGRAPHIE DES ALEAS... 8 ANNEXE... 9 ooo SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE A

3 LISTE DES PLANS ET FIGURES Plan n 1 Plan de situation générale. Plan n 2 Implantation des laisses de la crue de novembre Plan n 3 Plan n 4 Plan n 5 Plan n 6 Figure 7 Figure 8 Figure 9 Cartographie des résultats en crue centennale. Cartographie des hauteurs d eau en crue centennale. Cartographie des vitesses d écoulement en crue centennale. Cartographie des aléas en crue centennale. Profil en long de la rue Drivon Profil en long du cours Mandela Profil en long de la rue Brunon Figure 10 Profil en long de la rue Maréchal Juin SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE B

4 OBJET DE L ETUDE Les études conduites en sur l ensemble du Gier et de ses affluents (cf rapport Sogreah R2 de mai 2010) a conduit à la cartographie des zones inondables dans la vallée du Gier sauf sur les secteurs où le Gier est couvert, en particulier à Rive-de-Gier. La topographie utilisée pour la cartographie date de 1999 et a été complétée localement sur certains secteurs. L objet de la présente étude concerne des compléments visant à : Définir la zone inondable due au débordement du Gier sur l ensemble du centre-ville où le Gier est couvert. Mettre à jour l aléa inondation sur le secteur de Brunon-Valette (à l amont immédiat du carrefour) à partir de la topographie précise et récente du site qui a subi quelques modifications depuis le lever des topographies utilisées jusqu à présent. Pour cela, une nouvelle modélisation a été réalisée, suivie d une cartographie associé aux résultats de calcul. ooo SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 1

5 1. MODELISATION DES ECOULEMENTS SUR LA COUVERTURE 1.1. RAPPEL SUR LA MODELISATION EXISTANTE Le modèle HEC-RAS construit et exploité pour l étude de a permis d avoir une idée des débits s écoulant sur la partie couverte. Ces valeurs sont indicatives et ont été vérifiées à l aide de considérations hydrauliques complémentaires lors des études passées. Le débit débordant a été estimé entre 20 et 40 m 3 /s pour la crue centennale MODELISATION DES ECOULEMENTS DEBORDANTS CONTRAINTES DE LA MODELISATION Les débits débordants en amont de la couverture du Gier empruntent deux voire trois axes bien distincts : les deux voiries principales constituées de la rue Drivon et du Cours Mandela. La troisième voie correspond à la rue Brunon. Des liaisons peuvent s établir entre ces différentes voiries grâce aux rues transversales. Ce réseau maillé comporte des branches qui peuvent ne pas donner lieu à écoulement dans certaines conditions et, même, ne pas être inondées. Cela pose le problème de fond sec. Par ailleurs, les écoulements peuvent se rapprocher du régime critique ce qui pose problème avec certains outils L OUTIL DE MODELISATION Compte tenu de ces différentes contraintes, nous avons opté pour utiliser le logiciel CARIMA (Calculs de Rivières Maillées). CARIMA est un logiciel développé par SOGREAH et permet la modélisation d un réseau d écoulement à surface libre maillé et la simulation des écoulements en régime permanent ou transitoire graduellement varié. Il permet de distinguer deux types de chenal d écoulement : Les chenaux toujours en eau tels les lits des rivières. Les chenaux en eau occasionnellement tels que les lits majeurs ou zones inondables. Pour se faire, le logiciel dispose de deux types de points de calcul : les points dits «1D» auxquels sont associés des sections d écoulement (profils en travers) ; les points dits «2D» auxquels sont associés des volumes de stockage («casiers») SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 2

6 Des liaisons sont définies entre les points et définissent la loi hydraulique à considérer : frottement, déversement sur seuil, passage au travers d un orifice etc LE MODELE CONSTITUE TOPOLOGIE DU MODELE Le modèle réalisé reprend la modélisation existante depuis l amont du pont jusqu à l entrée de la couverture du Gier (le long du quai Camille Desmoulins et de la rue Jean Baptiste Berlier). S y ajoutent ensuite des points dits «de casier» positionnés aux changements de pente des voiries ainsi qu aux intersections de deux ou trois voiries. Pour se faire, nous avons utilisé l ensemble des points cotés disponibles à partir des fichiers Autocad fournis par les différents topographes ayant opéré sur le secteur, pour la réalisation des précédentes études hydrauliques ainsi que le plan fourni par la DDT 42 («Plan_topo_RDG _sintegra_asp.dwg»). Nous avons ainsi constitué un modèle numérique de terrain (MNT) que nous avons complété par endroits de façon à bien représenter les ruptures de terrain. Le plan n 1 en annexe définit les limites du modèle et présente les points de calcul au nombre d une cinquantaine SECTIONS DE CONTROLE L analyse détaillée du terrain et des plans cotés a permis de montrer que les écoulements sur les trois axes repérés s effectuent par déversement sur une section de contrôle des écoulements. En effet, les profils en long font apparaître un point haut sur lequel l écoulement s effectue en régime critique c'est-à-dire de façon indépendante de l amont et de l aval, la pente aval étant forte. Cette particularité permet de déterminer de façon relativement précise le débit déversant sur chacune des voies considérées. L exemple de la rue Drivon est présenté ci-après. SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 3

7 <== SEUIL DDT 42 SERVICE AMENAGEMENT ET PLANIFICATION CELLULE RISQUES 2 Le profil en long selon l axe dessiné en rouge est le suivant : NIVEAU (m) 241 PROFIL EN LONG DE LA RUE DRIVON DISTANCE (m) Il en est de même pour le Cours Mandela et la rue Brunon. SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 4

8 CONDITIONS AUX LIMITES Les conditions aux limites sont les suivantes : A l amont, le débit introduit dans le Gier. Tout à l aval, le niveau du Gier correspondant à la crue simulée (niveau issu des résultats des études précédentes). A l aval du Gier modélisé (en amont du seuil situé sous la couverture), la relation niveau-débit résultant de la modélisation HEC-RAS des études précédentes REGLAGE DU MODELE Le modèle a été réglé sur les laisses de la crue de novembre Celles-ci, au nombre de 10, sont les suivantes (les numéros correspondent à ceux de l étude de 2010) : N LIEU COTE S016 Aval ancien pont ferroviaire S017 Aval seuil (lit mineur) S018 Mur pharmacie S019 Rue du canal (proche RD 88) S049 magasin Champion S050 Arrière pharmacie, proche Gier S051 Immeuble «le Diderot», 62 rue claude Drivon S052 Immeuble du «ski club» S054 Magasin 10, rue Dorian S055 Intersection rue Dorian / rue du faubaurg Delay Les conditions aux limites pour la crue de novembre 2011 sont les suivantes : Débit amont = m 3 /s Niveau du Gier en sortie de couverture (charge) = Les résultats obtenus sont les suivants : COTE NIVEAU ECART CHARGE ECART CONDITION ECART N OBSERVEE CALCULE (cm) CALCULEE (cm) EFFECTIVE EFFECTIF (cm) S016 Aval ancien pont ferroviaire charge -0.6 S017 Aval seuil (lit mineur) niveau -5.5 S018 Mur pharmacie charge 2.13 S019 Rue du canal (proche RD 88) S049 magasin Champion niveau 5.5 S050 Arrière pharmacie, proche Gier niveau 6.8 S051 Immeuble «le Diderot», 62 rue claude Drivon charge S052 Immeuble du «ski club» S054 Magasin 10, rue Dorian S055 Intersection rue Dorian / rue du faubaurg Delay L écart moyen est de l ordre de 10 cm. MOYENNE DES VALEURS ABSOLUES = 8.7 SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 5

9 On peut en déduire que la précision des résultats de calcul sera de cet ordre, de toute façon inférieur à 20 cm. Les conditions d écoulement au droit de l entrée de la couverture sont les suivantes : Niveau sous la couverture (charge) = Débit débordant sur la rue Drivon = environ 4 m 3 /s Débit sous la couverture = environ 243 m 3 /s 1.5. ECOULEMENT DE LA CRUE CENTENNALE CONDITIONS AUX LIMITES Les conditions aux limites pour la crue centennale sont les suivantes : Débit amont = 309 m 3 /s Niveau du Gier en sortie de couverture (charge) = RESULTATS Les niveaux et débits résultants font l objet du plan n 3 en annexe. Les profils en long des axes principaux sont sur les figures 7 à 10 en annexe. On constate la répartition de débit suivante : Rue Drivon : 21,6 m 3 /s Rue Brunon : 0,74 m 3 /s Cours Mandela : 0,070 m 3 /s Sous la couverture : 286,6 m 3 /s Le Niveau sous la couverture (charge) est de Au rond-point de la rue de la République, la rue Drivon et la rue Jules Guesde, le flot principal descend vers le cours du 11 Novembre, prolongement du Cours Mandela, via la rue Henri Barbusse. Le débit résiduel (1,86 m 3 /s) suit la rue Jules Guesde puis la rue Jean Jaurès en diminuant progressivement par déversement vers la droite par les rues perpendiculaires reliant ces rues au Cours du 11 Novembre et au quai Fleurdelix. Les derniers écoulements provenant de la rue Jean Jaurès descendent sur le square Marcel Paul, ce square formant une cuvette. A ce niveau, les écoulements du quai Fleurdelix se scindent en deux parties : - l une rejoint le square Marcel Paul, - l autre poursuit par le Cours Gambetta Les deux courants rejoignent le rond-point de la rue Dorian avant de se déverser en partie dans le Gier en sortie de couverture (une dizaine de m 3 /s poursuivrait sur la rue Maréchal Juin). SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 6

10 2. CARTOGRAPHIES 2.1. CARTOGRAPHIE DES HAUTEURS Les zones inondables ont été déterminées à partir des niveaux calculés. Nous avons défini des lignes équipotentielles et des lignes de courant permettant de modeler la surface libre en eau. Par différence avec le MNT, nous avons déduit la zone inondable décomposée selon différentes classes de hauteur d eau. Trois classes de hauteurs d eau sont considérées : Cette cartographie fait l objet du plan n 4 en annexe. La table MapInfo correspondante est intitulée «RDG_ZI_hauteur_eau». Il faut remarquer qu il demeure beaucoup d incertitude au niveau des zones bâtie dans la mesure où nous ne connaissons pas les niveaux de plancher ainsi que toutes les ouvertures permettant l introduction de l eau à l intérieur. Le MNT résulte d une interpolation entre les cotes disponibles. Il en est de même pour la surface libre en eau entre deux «tubes de courant». Il y a donc nécessairement des lacunes et des erreurs sur ces zones bâties. En revanche, les hauteurs d eau sont vraisemblables sur les voiries CARTOGRAPHIE DES VITESSES Elle est réalisée en distinguant trois classes : Elle fait l objet du plan n 5 en annexe. La table MapInfo correspondante est intitulée «RDG_ZI_vitesses_v3» SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 7

11 2.3. CARTOGRAPHIE DES ALEAS Ils sont obtenus par croisement des hauteurs et vitesses selon la grille suivante : Vitesse (m/s) La table MapInfo correspondante est intitulée : «ALEA_Q100_GIER_AFFLU» La cartographie fait l objet du plan n 6 en annexe. SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 8

12 ANNEXE SOGREAH CE RAPPORT EST LA PROPRIETE DE SOGREAH - JCC R1 FEVRIER 2012 PAGE 9