Direction Départementale des Territoires de l Allier Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise Rapport 01635451 janvier 2015 v2
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Agence de Lyon Le Crystallin 191/193 Cours Lafayette CS 20087-69458 Lyon Cedex 06 Email : hydra@hydra.setec.fr T : 04 27 85 48 80 F : 04 27 85 48 81 Directeur d affaire : CTB Responsable d affaire : QLB N affaire : 01635451 Fichier : 35451_Rapport_hydraulique_v1.docx Version Date Etabli par Vérifié par Nb pages Observations / Visa 1 15/12/2014 QLB CTB 15 2 03/02/2015 QLB CTB 15 DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.3/15
TABLE DES MATIÈRES 1 CADRE ET OBJET DE L ETUDE... 5 2 MODELISATION DES CRUES DE L ALLIER... 7 2.1 Topographie... 7 2.2 Présentation du logiciel de modélisation... 7 2.3 Architecture du modèle... 7 2.4 Calage... 11 3 CARTOGRAPHIE DE L ALEA PPRI... 13 3.1 Scénario hydrologique... 13 3.2 Prise en compte des digues et levées... 13 3.3 Exploitation des résultats de modélisation... 15 3.4 Cartographie de l aléa ppri... 15 DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.4/15
1 CADRE ET OBJET DE L ETUDE Dans le cadre de la révision du Plan de Prévention des Risques d Inondations (PPRI) de l agglomération de Moulins, la DDT de l Allier doit redéfinir la cartographie de l aléa inondation sur l agglomération Moulinoise. L agglomération est concernée par les crues de la rivière Allier qui par le passé ont déjà marqué les esprits et encore récemment avec la dernière crue marquante de décembre 2003 et dont la période de retour a été estimée à un peu moins de trente ans. Aussi grâce à des retours d expérience récents comme celui-ci, ainsi qu à l amélioration des techniques de modélisation il est devenu indispensable d améliorer la connaissance de l aléa sur tout le territoire. L objectif de la présente étude vise à définir la cartographie de l aléa inondation par débordements de la rivière Allier sur les communes suivantes : Toulon sur Allier en aval de la RN79, Bressolles, Moulins, Neuvy, Avermes. Figure 1 : périmètre de l'étude DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.5/15
Elle s appuie sur la reprise et l exploitation du modèle hydraulique de simulation des crues de l Allier mis en œuvre dans le cadre de l étude d inondabilité de l agglomération Moulinoise précédemment réalisée par nos soins entre 2009 et 2010. DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.6/15
2 MODELISATION DES CRUES DE L ALLIER 2.1 TOPOGRAPHIE Les données topographiques utilisées pour la construction du modèle hydraulique sont : 27 profils en travers du lit mineur de l Allier levés pour les besoins de l étude d inondabilité de l agglomération (Cabinet X. de Tallandier 2010), 5 profils en travers du lit mineur de l Allier fournis par la DREAL Centre (FIT - 2010) les plans des levés des ouvrages de franchissement de l Allier : pont de la RN79, pont de fer et pont-seuil Régemortes un MNT issu d un levé LIDAR réalisé pour le compte de la DREAL centre en 2009 et dont la précision altimétrique est de l ordre de +/-15cm. 2.2 PRESENTATION DU LOGICIEL DE MODELISATION Le modèle numérique de simulation des crues de l Allier a été construit avec le logiciel Hydrariv, développé par Hydratec. Le modèle résout les équations complètes de l hydraulique (équations de Barré de Saint Venant). Il permet de modéliser simultanément trois types de domaines complémentaires, communiquant entre eux par des liaisons hydrauliques : Le domaine filaire, dissociant le lit mineur et le lit majeur, est structuré en biefs parcourus longitudinalement par des écoulements suivant une direction privilégiée, Le domaine casiers, retenu pour modéliser les champs d expansion du lit majeur présentant de faibles vitesses d écoulement ; il est constitué par des groupes de bassins naturels d accumulation communiquant entre eux par des liaisons hydrauliques de diverses natures, Le domaine bidimensionnel, permet de décrire par un maillage fin les conditions d écoulement en lit majeur ; il restitue des champs de vitesses et de hauteurs d eau locales au droit de chaque maille. 2.3 ARCHITECTURE DU MODELE Le modèle couvre l ensemble de la plaine inondable de l Allier sur le territoire de l agglomération (cf. Figure 2). Il débute environ 2 km en amont du pont de la RN79 afin d assurer une bonne répartition des débits entre le lit mineur et le lit majeur à l endroit où débute la restitution cartographique (limite de la RN79 sur la commune de Toulon sur Allier). Sur sa partie aval, le modèle a été repris pour intégrer les profils en travers supplémentaires fournis par la DREAL et le prolonger d environ 2 km. Ainsi sa limite aval située environ 2.5 km après la limite nord de la commune d Avermes n a pas d influence sur les écoulements modélisés sur le territoire d étude. DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.7/15
Le modèle hydraulique couple la modélisation 1D/2D : modélisation 1D du lit mineur de l Allier et une partie de son lit majeur, où les écoulements suivent une direction privilégiée d écoulement le long de l axe de la vallée. Au total, la rivière Allier est représentée par 56 profils en travers dont 32 sont des levés géomètre, les autres ayant été interpolés des levés existants pour rester fidèle à la géométrie du lit du fleuve. De plus, les principaux cours d eau affluents de l Allier sont modélisés pour une prise en compte des éventuelles remontées de la rivière Allier en crue. modélisation 2D du lit majeur constitué soit d une urbanisation relativement lâche dans laquelle les écoulements sont fortement bidimensionnels, soit d une plaine inondable contrariée par des obstacles transversaux ou longitudinaux (remblais, digues,..). La plaine inondable est représentée finement par des mailles de 50 m à 150 m de large suivant les secteurs. Les frontières entre deux mailles contiguës sont traversées par des liaisons d échange hydrauliques de type frottement. Enfin, la modélisation prend en compte les éventuelles remontées de la rivière Allier en crue par le collecteur principal d assainissement de la ville basse de Moulins (cf. collecteur du Ris Figure 3). La seule remontée possible se situe au niveau du déversoir d orage de la rue Thonier pour lequel aucun système de fermeture en cas de crue de l Allier n est mis en place. DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.8/15
Figure 2 : emprise du modèle filaire DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.9/15
Figure 3 : plan de situation des collecteurs du réseau EU et des DO de Moulins DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.10/15
2.4 CALAGE Le calage du modèle hydraulique a été réalisé en deux temps : Calage du lit mineur à partir d une ligne d eau d étiage levée au moment des levés bathymétriques. Calage du lit majeur sur la base de laisses de crue relevées lors de la crue de 2003. Le modèle a ensuite fait l objet d une validation en comparant la ligne d eau obtenue pour la crue de 1988 et des laisses relevées suite à cette crue. Dans le cadre de la présente étude 3 laisses de crue supplémentaires relevées suite à l évènement de 2003 ont permis d améliorer le calage du modèle sur sa partie amont. Par ailleurs, on s est assuré que la modification et l extension du modèle en aval n a pas eu d influence sur le calage. Le graphique page suivante présente les résultats du calage actualisé. En excluant les valeurs douteuses des laisses de crue, les écarts résultant des deux calages sont en moyenne inférieurs à 10 cm. DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.11/15
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3 CARTOGRAPHIE DE L ALEA PPRI 3.1 SCENARIO HYDROLOGIQUE La cartographie de l aléa des PPRI doit être établie sur la base de l évènement historique le plus fort connu ou si sa période de retour est inférieure à 100 ans sur la base d une crue centennale reconstituée. La cartographie de l aléa des PPRI doit être établie sur la base de l évènement historique le plus fort connu ou si sa période de retour est inférieure à 100 ans sur la base d une crue centennale reconstituée. La crue de mai 1856 dont le débit de pointe estimé à Moulins est de 3900 m 3 /s présente une période de retour d environ 100 ans (étude SILENE 1995). En conséquence, elle constitue la crue de référence du PPRI et son hydrogramme reconstitué la limite amont du modèle. Figure 4 : hydrogramme de la crue de référence du PPRI (source : DREAL) 3.2 PRISE EN COMPTE DES DIGUES ET LEVEES L agglomération de Moulins est protégé par un système d endiguement (cf. Figure 2) constitué de : 4 digues de classe B (la levée de la Queune, la levée des Gâteaux, la levée de la Brasserie, la levée de Bressolles, la levée des gâteaux et la digue RFF), 1 digue de classe C (la levée de la Charbonnières) DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.13/15
2 tertres (tertre du Chambonnet et tertre de la Charbonnière) Figure 5 : système d'endiguement protégeant l'agglomération de Moulins Conformément à la doctrine PPR, afin de considérer le risque inondation à l aval de ces ouvrages, les infrastructures considérées ont été «effacées» : effacement des levées de la Queune et de la Charbonnières en aval du tertre de la Charbonnières, effacement de la levée des Gâteaux à partir de la rue du Manège, effacement des levées de la Brasserie et de Bressolles jusqu à l intersection entre la rue du Chanoine Clément et la RD2009, effacement du remblai RFF en arrière de la digue de Bressolles. Par ailleurs, afin de considérer le risque maximal plusieurs scénarios ont été testés et cartographiés : effacement simultané de toutes les digues, effacement des digues de rive droite et conservation des digues de rive gauche, effacement des digues de rive gauche et conservation des digues de rive droite. Enfin, un assemblage des cartographies des scénarios d effacement des digues rive par rive est réalisé afin de considérer le risque maximal en tout point du territoire. DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.14/15
3.3 EXPLOITATION DES RESULTATS DE MODELISATION Le modèle hydraulique fournit pour chaque scénario modélisé en chaque nœud et pour chaque pas de temps de calcul une cote d eau et une vitesse d écoulement. Ces éléments permettent d extraire les valeurs maximales atteintes en chaque nœud de calcul et de définir : un Modèle Numérique de Ligne d Eau (MNLE) sous forme de grille à un pas d espace identique au MNT, une interpolation spatiale des vitesses sous forme de grille qui permet de produire les classes d iso-vitesses d écoulement. Un croisement entre le MNLE et le MNT est ensuite réalisé pour définir une grille des hauteurs de submersion et des classes d iso-hauteurs de submersion. 3.4 CARTOGRAPHIE DE L ALEA PPRI Quatre classes d aléa sont définies à partir d un croisement des hauteurs et des vitesses d'écoulement : Aléa très fort : vitesse > à 1 m/s et hauteur d eau > 1 m, Aléa fort : vitesse > à 1 m/s ou hauteur d eau > 1 m, Aléa moyen : vitesse comprise entre 0.5 m/s et 1 m/s et hauteur d eau comprise entre 0.5 m et 1 m, Aléa faible : vitesse inférieure à 0.5 m/s et hauteur d eau inférieure à 0.5 m. 1 0.5 hauteur (m) FORT MOYEN FORT MOYEN TRES FORT FORT FAIBLE MOYEN FORT Faible (stockage) 0.5 Moyenne 1 Forte (écoulement) (grand écoulement) vitesse (m/s) DDT03 Cartographie de l aléa inondation de la rivière Allier sur l agglomération moulinoise p.15/15