Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements … · Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements et des crues des canaux de la Bourre Phase 2 : Modélisation

Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements et des crues des canaux de la

Bourre Phase 2 : Modélisation du fonctionnement hydraulique

SYMSAGEL

Juillet 2003 Rapport final 9810393

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Titre du document Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements et des crues des canaux de la Bourre

Phase 2 : Modélisation du fonctionnement hydraulique

Titre abrégé du document

Etat Rapport final

Date Juillet 2003

Nom de projet

Numéro de projet 9810393

Auteur(s) Ambroise Marcotte

Maître d'Ouvrage SYMSAGEL

Référence 9810393/R/amb/Lill

2, Rue Jacques Prévert

59650 Villeneuve d'Ascq Lille France

+33 (0)3 20190240 Téléphone 03.20.19.04.89 Fax

[email protected] E-mail www.royalhaskoning.com Internet

Lille B 418 042 800 CdC

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9810393/R/amb/Lill Rapport final Juillet 2003

TABLE DES MATIERES Page

1 INTRODUCTION 1 1.1 Objectifs de la phase 1 1.2 Rappel des résultats et conclusions de la phase 1 1

2 CONSTRUCTION DU MODELE 2 2.1 Principes de modélisation 2 2.2 Description du modèle 2 2.2.1 Topographie - Bathymétrie 2 2.2.2 Ouvrages 2 2.2.3 Conditions limites amont 3 2.2.4 Conditions limite aval 3 2.3 Calage du modèle 5

3 VALIDATION DU MODELE 6

4 RESULTATS ET ENSEIGNEMENTS DU MODELE 6 4.1 Profil en long de la ligne d’eau 6 4.2 Points de débordement et champs d’expansion des crues

principaux 8 4.3 Hydrogrammes 9 4.4 Vitesses moyennes 10 4.5 Volumes écoulés 11 4.6 Cartographie des zones inondables 12 4.7 Cas de l’événement orageux des 8 et 9 mai 2000 13 4.8 Diagnostic de l’influence des aménagements existants 14

5 CONCLUSION 14

6 ANNEXES 15 6.1 Ouvrages 15 6.2 Conditions limites amont du modèle hydraulique : tableau

récapitulatif des débits issus de la modélisation hydrologique 15 6.3 Conditions limites amont du modèle hydraulique : exemple

d’hydrogrammes de crue annuelle, décennale et centennale - Pluie d’une durée de 4 jours - 16

6.4 Conditions limites amont du modèle hydraulique : événement orageux des 8 et 9 mai 2000 – pluviométrie à la station de Borre et exemples d’hydrogrammes de crue 18

6.5 Résultats sur les profils en travers 21 6.5.1 Résultats graphiques 21 6.5.2 Résultats numériques (cote d’eau en m NGF) 25 6.6 Profil en long – lit principal de Hondeghem à Merville 27 6.7 Hydrogrammes résultats 29 6.8 Cartographie des zones inondables 32 6.9 Pertes de charge maximales aux ouvrages 33

9810393/R/amb/Lill Rapport final - 1 - Juillet 2003

1 INTRODUCTION

1.1 Objectifs de la phase

La mise en place du modèle hydraulique a pour objectif de reproduire le fonctionnement hydraulique du réseau hydrographique à partir d’un événement connu (calage). Le modèle ainsi construit est un outil puissant qui permet de diagnostiquer le fonctionnement actuel des crues et d’évaluer l’influence des aménagements existants. Par la suite (phase 3), le modèle va pouvoir simuler des scénarios d’aménagement afin de tester leur efficacité notamment au regard de la protection contre les crues.

1.2 Rappel des résultats et conclusions de la phase 1

Les cours d’eau pris en compte dans le modèle de la Bourre sont : • La Melde du Nord, • La Petite Melde, • Le Canal de Nieppe, • La Grande Steenbecque, • Le Canal d’Hazebrouck, • Le Canal du Pré à Vin, • La Borre Becque, • La Foëne Becque, • Le Bras de la Bourre, • La Plate Becque, • La Bourre.

Au regard de l’ensemble des informations recueillies en première phase, un modèle hydraulique unidimensionnel a été mis en place. Ce modèle est calé en utilisant au mieux l’ensemble des connaissances présentées dans le rapport précédent. Par ailleurs, afin d’aboutir à un plan de gestion des écoulements, les simulations d’aménagement intervenant sur les écoulements seront effectuées en régime transitoire. Les données d’entrées du modèle seront • à l’amont, les débits générés par chacun des sous-bassins versants en crue

centennale, en crue décennale et en crue annuelle, • à l’aval, soit :

• la cote de gestion normale (Niveau Normal de Navigation, NNN) de la Lys canalisée,

• la cote maximum observée lors de la crue de décembre 1993 sur la Lys canalisée.

La simulation pour ces deux cotes aval permettra d’identifier la part des volumes d’eau précipités sur le bassin versant dans la genèse des inondations ainsi que l’efficacité hydraulique des aménagements qui seront préconisés vis-à-vis du niveau d’eau dans la Lys.


2 CONSTRUCTION DU MODELE

2.1 Principes de modélisation

Le modèle est construit sous SOBEK Rural, logiciel de modélisation hydraulique unidimensionnel (1D) développé par Delft Hydraulic. Le modèle est calé selon une procédure de calage simplifié qui s’impose au regard de la quantité et de la qualité des données recueillies ainsi que de la complexité du système hydraulique. Le réseau hydrographique des canaux de la Bourre est représenté par une succession de biefs caractérisés par leurs profils en travers. La modélisation mathématique consiste à résoudre les équations de Barré de Saint-Venant qui décrivent l’écoulement de l’eau. Le coefficient de calage reflète la résistance à l’écoulement. Cette résistance varie selon la pente, la nature ou la végétation.

Pour définir la rugosité, nous employons le coefficient de Nikuradse, noté kn (en mètre). Le coefficient de Chézy (C), défini pour chaque profil en travers, est ainsi obtenu par la formule de White-Colebrook :

Avec R, le rayon hydraulique.

2.2 Description du modèle

2.2.1 Topographie - Bathymétrie

Le modèle est constitué de 53 profils en travers. Ils ont été définis de manière à : • couvrir l’ensemble du linéaire à modéliser, • couvrir toutes les zones de débordement identifiées, • pouvoir prendre en compte les apports d’eau des différents sous-bassins versants

identifiés.

2.2.2 Ouvrages

L’ensemble des ouvrages recensés par la SANEP est pris en compte. Par ailleurs, 10 ouvrages supplémentaires ont été ajoutés au modèle. La gestion des ouvrages manœuvrables est considérée dans le modèle (cf. rapport phase 1). Selon les scénarios, les ouvrages sont ainsi pris en compte de manière différente. L’annexe décrit leur configuration selon les différentes périodes de retour des crues simulées.


2.2.3 Conditions limites amont

Les résultats hydrologiques de l’ensemble des sous-bassins versants ont été compilés (somme d’hydrogrammes élémentaires) afin d’obtenir 26 hydrogrammes en conditions limites amont du modèle. Ces hydrogrammes correspondent à des événements de durée 4 jours. L’annexe 5.3 présente les hydrogrammes aux points d’injection I4, I10, I18 et I21. Les points d’injection sont repérés sur la carte qui suit. Par ailleurs, la surverse de la Lys canalisée dans le canal de la Nieppe à Thiennes a été estimée. Cette estimation a été effectuée à partir des données géométriques de l’écluse (levés complémentaires) et de l’interpolation de la cote maximale atteinte par la Lys en ce point (crue de décembre 1993). Nous avons utilisé la formule des seuils rectangulaires de Kindsvater-Carter. La surverse intervient donc uniquement en crue centennale et est estimée à 0,6 m3/s.

2.2.4 Conditions limite aval

La condition limite aval est la cote de la Lys au niveau de l’exutoire de la Bourre dans la Lys à Merville (l’écluse des Capucins), elle est notée ZLys(Merville). Pour fixer les valeurs de ces cotes pour les différentes simulations, le Service Navigation du Nord-Pas-de-Calais (SN 59/62) nous a fourni les cotes de gestion au droit de ses écluses ainsi que lors de la crue de 1993. Ces données sont exprimées ci-dessous en mètre NGF :

ZLys(Merville) NNN (Niveau Normal de Navigation)

13.27

Crue de 1993

16.25

Les cotes atteintes par la Lys canalisée à Merville en condition limite aval ont été estimées comme il suit en fonction de la période de retour attendue.

ZLys(Merville) crue annuelle

14.25

crue décennale

15.25

crue centennale

16.25

La carte « Modèle hydraulique de la Bourre » présente l’ensemble des profils en travers, des ouvrages ainsi que les points d’injection introduits dans le modèle.



2.3 Calage du modèle

Il s’agit de caler le coefficient de Nikuradse. Etant donné le peu de données de hauteur d’eau, il est nécessaire de : • se fier à l’expérience du Comité de pilotage. Cette expérience s’appuie sur la

connaissance des crues fréquentes type annuel ou décennal, • utiliser une procédure de calage spéciale à travers la simulation de plusieurs

événements hydrologiques. Cette procédure permet de pallier le manque de données en combinant différents types d’information par le biais d’une approche interactive. Ainsi on simule une série de scénarios (crue annuelle, décennale, centennale, sans ou avec ouvrages, en régime permanent ou en transitoire), dont on vérifie les résultats (par exemple par rapport à la carte des inondations recensées) ce qui permet d’affiner le calage en relançant la série de scénarios Trois scénarios ont donc été simulés. Les résultats attendus sont décris ci-dessous. Lors de la réunion du 3 mars 2003, le Comité de Pilotage a validé par ce biais le calage du modèle. Les hauteurs d’eau calculées dans les profils en travers sont un élément important de la validation du modèle. Dans un premier temps, les coefficients de Nikuradse (kn) employés sont estimés par « dire d’expert » selon l’occupation du sol. Ces coefficients sont ensuite ajustés selon la méthode présentée ci-dessus. De manière générale, trois coefficients ont ainsi été déterminés : • en zone agricole (culture dominante), kn = 0.3 m • en zone urbaine (notamment sur Merville), kn = 0.4 m • en zone boisée (forêt de Nieppe) kn = 1 m Par ailleurs, dans les zones amont où le relief est plus marqué, il a été nécessaire d’ajuster le coefficient de Nikuradse en zone agricole à 1.2 m afin de refléter les niveaux d’eau effectivement rencontrés lors des crues. Cette valeur plus importante peut s’expliquer par le caractère plus naturel du cours des becques à l’amont. On y trouve, en effet, de nombreux petits méandres et des berges couvertes d’une végétation naturelle avec des arbres éparses. Crue annuelle : Le résultat attendu est l’obtention d’une crue de ¾ plein-bord à mi-plein-bord. Une telle crue ne doit pas engendrer de submersion du lit majeur. Crue décennale : Le résultat attendu est l’obtention d’une crue partiellement inondante. La submersion du lit majeur est partielle et doit s’approcher de l’extension des zones inondées recensées par la DDE.


Crue centennale : Le résultat attendu est l’obtention d’une crue largement inondante. La submersion du lit majeur est importante et doit s’étendre au-delà de l’extension des zones inondées recensées par la DDE. Enfin cette procédure de calage s’est accompagnée de tests de sensibilité sur le coefficient de calage. Ils montrent une robustesse suffisante du modèle. Ceci tend à montrer la prépondérance du fonctionnement hydrodynamique au détriment du fonctionnement physique qui reflète l’état et l’entretien des berges ce qui est en corrélation avec la fréquence et la qualité des travaux menés par l’USAN. Par ailleurs, ce test montre que le coefficient de rugosité, dans la zone aval plate, n’est pas un paramètre prépondérant dans la genèse des inondations. En effet, les vitesses moyennes d’écoulement y sont faibles (cf. 4.2).

3 VALIDATION DU MODELE

Normalement, la validation d’un modèle est réalisée, après le calage, par la simulation d’un événement hydraulique différent. Dans notre cas, il n’y a pas de données sur les écoulements ou sur les niveaux d’eau. La méthode de calage s’appuie sur différents événements (annuel, décennal, centennal) : la validation y est déjà intégrée. Cette méthode a été présentée au comité de pilotage. Au regard de son expérience et des résultats présentés, le comité de pilotage a validé le modèle.

4 RESULTATS ET ENSEIGNEMENTS DU MODELE

Avant toute analyse, il est important de rappeler que le modèle mis en place considère une cote aval constante pour chaque événement simulé. Une contrainte aval forte est ainsi prise en compte. Cette majoration de l’événement va dans le sens du principe de précaution pour la mise en place des aménagements qui découleront de cette étude. L’analyse qui suit permet de constater, malgré les incertitudes de l’ajustement, la bonne représentation de la réalité par le modèle.

4.1 Profil en long de la ligne d’eau

Le profil en long de la ligne d’eau du lit principal de Hondegem à Merville est présenté en annexe pour les crues annuelle, décennale et centennale au maximum de la crue. Pour faciliter la lecture et identifier les points de débordement, on y retrouve le profil en long du point le plus bas des berges. Par ailleurs, quelques repères sont insérés pour permettre de se situer le long du cours d’eau. L’analyse du profil en long permet de distinguer, de l’amont vers l’aval, trois zones différentes : • Les collines (jusque la RN42) • La plaine centrale (jusqu’à l’aval de la Forêt de Nieppe) • La plaine de la Lys (jusque Merville) Lors d’un événement pluvieux très humide durant plusieurs jours, l’eau, dans ces trois zones, adopte des comportements différents.


Les collines : Quand il commence à pleuvoir, le sol arrive à saturation entraînant un écoulement au travers du sol. Quand le sol est complètement saturé, le ruissellement de surface conduit l’eau au fossé le plus proche qui la conduit à la becque la plus proche. Dans la zone de colline, ces processus hydrologiques sont particulièrement rapides du fait de la pente naturelle des terrains. Pour cette même raison, une fois que l’eau a rejoint le lit principal, elle rejoint également rapidement la plaine centrale située à l’aval. Des inondations localisées apparaissent cependant. Le plus souvent, elles sont causées par des ouvrages de rétablissement de capacité limitée. Ces débordements restent, néanmoins, peu étendus du fait, là encore, des pentes naturelles. La plaine centrale : Cette partie centrale a comme contrainte de ne disposer que de très faibles pentes naturelles. Sur le profil en long, on peut identifier la rupture de pente hydraulique entre la confluence avec la Foëne Becque et la traversée sous la RN42. L’eau, dans cette partie, est « coincée entre deux ». Des collines, l’eau entre dans la plaine. Dans cette plaine, la pente naturelle est insuffisante pour conduire l’eau plus en aval avec la même vitesse. En plus des précipitations tombées sur la plaine et par le biais des écoulements qui restent plus lents que dans les collines, l’eau atteint les drains et les fossés, les remplissent et recherchent un exutoire. Cependant, ceux-ci sont saturés. Les rivières sont pleines de l’eau précipitées sur les collines et, ce qui rend les choses plus difficiles, la faible pente naturelle disponible pour évacuer l’eau qui n’est plus efficace du fait du niveau élevé de l’eau dans la Plaine de la Lys. Ceci a pour conséquence de stocker un important volume d’eau dans la plaine centrale entraînant de larges inondations (particulièrement à l’amont de la rupture de pente). De plus en plus d’eau étant stocké durant l’inondation, le niveau ne cesse de s’élever. Entre-temps, le niveau d’eau à l’aval s’est stabilisé et s’évacue à nouveau vers la Lys. Ceci crée finalement ce besoin important de pente pour que les eaux puissent être évacuée de cette plaine centrale. La Plaine de la Lys : Dans cette plaine (aux alentours de Merville), les simulations montrent une élévation significative de la ligne d’eau en corrélation directe avec celle de la Lys. Si le niveau d’eau de la Lys augmente, les eaux de la Bourre ne peuvent plus atteindre celles de la Lys. Le niveau d’eau de la Bourre s’élève alors directement jusqu’à rétablir une pente hydraulique suffisante pour évacuer ses eaux vers la Lys. Le niveau d’eau élevé de la Bourre et de la Plate Becque rend impossible le drainage des terrains proches causant alors des inondations locales. Il en résulte que les surfaces inondées sont causées aussi bien par les débordement de la Bourre et de la Plate Becque que par les pluies tombées localement et qui n’ont pu être drainées au cours d’eau. Dans ce cas, les inondations persistent tant que le niveau de la Lys reste élevé.


4.2 Points de débordement et champs d’expansion des crues principaux

Cette détermination est menée par le biais de l’analyse du profil en long du lit principal (cf. paragraphe 6.6) et selon le découpage hydraulique qui précède. Cette analyse est liée au nombre de profil en travers ainsi qu’à leur localisation. Dans les collines, les points de débordement se situent de la confluence avec la Bréarde Becque jusque l’aval de celle avec la Foëne Becque. Cette situation représente bien la réalité constatée lors du recensement des zones inondées. Etant donné la morphologie des profils en travers de ce secteur, les hauteurs de submersion sont élevées mais la largeur des inondations est faible. Ces points de débordement sont à associer aux points de confluence (Bréarde, Foëne Becque) ainsi qu’aux ouvrages qui apparaissent ponctuellement restrictifs (cf. paragraphe 6.8). Dans la plaine centrale, les points de débordement sont localisés entre la fin de l’endiguement de la Bourre (Brouck Straete) et le Pont Rouge. L’endiguement amont permet de contenir largement les flots. Les hauteurs de débordement restent relativement faibles (environ 50 cm) mais la topographie relativement plane conduit à une large submersion délimitée par les infrastructures (ancienne voie ferrée). Dans la Forêt de Nieppe, aucun point de débordement ne semble apparaître.


Dans la plaine de la Lys, les zones de débordement sont centrées sur la confluence avec la Plate Becque. Ceci n’empêche pas le débordement des petits affluents du secteur. Ainsi, le courant de la Caudescure affecte particulièrement le hameau du même nom. De la même manière que dans la plaine centrale, la hauteur de débordement est faible mais suffisante pour provoquer des inondations étendues. Au regard des enjeux et de leur éparpillement (habitat dispersé), aucun champ d’expansion de crue n’est identifiable.

4.3 Hydrogrammes

Les hydrogrammes de crue résultant du modèle ajusté sont présentés au paragraphe 6.7. Ces graphiques présentent l’évolution de l’hydrogramme de l’amont vers l’aval sur le cours principal pour les crues décennale et centennale. Par ailleurs, les hydrogrammes des deux principaux affluents (Canal du Pré à Vin et Plate Becque) sont joints. Sur l’amont de la Borre Becque (pont de la Creule), la pointe de crue est atteinte entre 48 et 52 heures après le début de l’événement pluvieux avec des débits atteignant 3,5 et 4,5 m3/s respectivement en crue décennale et centennale. Ces observations s’appliquent aux autres cours d’eau de la zone de colline comme la Foëne Becque ou sur la Grande Steenbecque. Ceci met en avant la rapidité de la réponse des bassins versants amont. Au droit du profil P12, les pointes de débit atteignent 11 et 15 m3/s respectivement en crue décennale et centennale. Elles sont atteintes plus tôt qu’à l’aval (48 h) du fait de l’influence prépondérante des ruissellements urbains d’une partie de la ville d’Hazebrouck. La pointe de débit se prolonge pendant une douzaine d’heure suite aux apports des sous-bassins versants de la zone de colline. Les apports contrôlés par l’écluse du Pré à Vin entraînent des pointes de débit de l’ordre de 4 à 4,5 m3/s. La pointe se prolonge en plateau au-delà du temps de simulation c’est-à-dire 3 jours après la fin de l’événement pluvieux. Cette situation peut s’expliquer par le nombre de sous-bassin qui se connecte aux canaux d’Hazebrouck et de Nieppe ainsi que par la nature même des canaux de pente faible et creusés perpendiculairement à la pente (la Nieppe). Ces caractéristiques couplées à la présence de l’écluse permettent de stocker un volume important d’eau et d’écrêter les débits en direction de la Bourre. L’écrêtement des débits restant important, ce plateau de débit se ressent peu sur le profil aval situé sur la Bourre. En ce point, l’influence de l’amont de la Bourre est prépondérant avec des débits de pointe de l’ordre de 12 et 16 m3/s (pour les crues décennal et centennal respectivement) aux alentours de 72 h après le début des précipitations. Dans la plaine de la Lys, l’onde de crue met donc près d’une journée de plus à atteindre son maximum que dans la zone de colline. La décrue est de la même façon beaucoup plus lente avec l’apport quasiment constant du canal du Pré à Vin. Sur la Plate Becque, les débits restent faibles (environ 3 m3/s) avec relativement peu d’apport de la zone de colline (seulement quelques petits affluents comme la Longue Becque ou la Acker Becque). Le maximum est atteint relativement tôt ce qui permet une décrue rapide qui est ralentie par la suite à la fois par l’effet de confluence avec la Bourre mais également du fait de l’influence de la cote aval de la Lys.


Enfin, au droit du profil P20 (lieu-dit « les Crombions »), il est possible d’analyser l’hydrogramme résultant des apports des différents sous-bassins versants et donc de quantifier la contribution du bassin versant de la Bourre aux écoulements en crue de la Lys. Les débits de pointe sont de l’ordre de 14 à 17 m3/s (pour les crues décennal et centennal respectivement). Néanmoins, l’hydrogramme est très large et la Bourre apporte à la Lys un débit important pendant une longue durée. Ainsi, en crue centennale, alors que les précipitations s’étalent sur 4 jours, le seuil de 12 m3/s est dépassé environ 40h après le début de précipitation pour le rester pendant 90h ! De manière générale le débit maximum en crue décennale est de l’ordre de 20 % inférieur à celui en crue centennale. La propagation de l’onde de crue sous l’effet de la rugosité, des ouvrages et de leur gestion entraîne une déformation progressive de l’hydrogramme qui passe d’une forme aiguë traduisant une réponse rapide à l’amont à une forme plus trapue de réponse plus lente dont le débit est écrêté (méandres) mais restant longtemps à un niveau élevé.

4.4 Vitesses moyennes

Les vitesses d’écoulement présentées sont les vitesses moyennes de toute la section mouillée du profil en travers.

Graphe 1 : Vitesses moyennes maximum calculées sur différents profils en travers Pour les profils amont (7-62), appartenant à la zone de collines, les débordements sont limités et on observe un accroissement de la vitesse moyenne d’une crue annuelle à une crue centennale tel qu’on le conçoit intuitivement. En crue, les vitesses moyennes


maximales sont fortes, 0,8 m/s au profil 62, avec des accélérations locales, 2,2 m/s au profil 7, qui peuvent être imputées à la situation à l’aval d’un ouvrage. Pour les profils en travers de la Plaine de la Lys (17-20-28), l’influence aval de la Lys permet d’expliquer le ralentissement important (maximum inférieur à 0,3 m/s) des écoulements lors des événements exceptionnels. Les vitesses moyennes maximales sont très faibles traduisant l’influence prépondérante du niveau de la Lys. Pour les profils de la plaine centrale (12-33-39-41-48), l’évolution des vitesses moyennes d’un scénario à l’autre est moins sensible du fait des influences conjuguées des parties amont et aval. Les vitesses se déclinent aux alentours de 0,5 m/s en rivière naturelle (12) pour 0,3 m/s dans les canaux (33-39-41). De manière générale, les vitesses moyennes sont faibles reflétant le relief du bassin versant drainé.

4.5 Volumes écoulés

Le graphe suivant présente les volumes écoulés en plusieurs points du réseau hydrographique pour les crues centennales et décennales.

Graphe 2 : Volumes écoulés en 5 points du réseau hydrographique On constate que pour un événement d’occurrence centennale, près de 6 millions m3 transitent par Merville. Pour un événement décennal, ce volume est réduit d’environ 15 à 20 %. La connaissance des volumes écoulés sera particulièrement utile pour le dimensionnement d’éventuels bassins d’expansion de crue.


4.6 Cartographie des zones inondables

Le modèle numérique de terrain (MNT) employé a été construit à partir des courbes de niveau du Scan 25 (IGN). Etant donné la platitude du relief, notamment là où surviennent les inondations, l’utilisation d’un tel MNT ne permet pas l’établissement précis des contours de crue. Il paraît donc plus approprié d’établir une carte relative qui n’est plus dépendante de cette précision. L’événement référent sera celui de la crue centennale. En effet, les inondations recensées par la DDE ont été utilisées pour caler le modèle en crue décennale. Cette cartographie permet également d’identifier les éléments du paysage qui permettent d’arrêter l’expansion de l’inondation (route, anciennes voies de chemin de fer…). On peut considérer que ce recensement en est une représentation plus précise que celle qui serait basée sur le MNT. Nous proposons donc de cartographier l’augmentation de la hauteur d’eau quand le modèle passe d’un scénario de crue décennale à un scénario de crue centennale au droit de ces zones d’inondation connue le long du lit principal. Nous soulignons le fait que les résultats du modèle hydraulique permettraient néanmoins, au prix de l’acquisition d’un MNT précis, de définir les cartographies des zones inondables initialement prévues. Dans la plaine de la Lys, nous nous appuierons sur la cartographie de l’Atlas des Zones inondables fourni par la DIREN. Ce type de cartographie relative permettra, en phase 3, de quantifier l’effet des aménagements proposés en conservant le même référent qui, au final, est celui des crues connues. La cartographie proposée se trouve à l’annexe 5.7. Selon le découpage hydraulique effectué précédemment, on peut conclure à des valeurs moyennes, par secteur, d’élévation de la hauteur d’eau d’une crue décennale à une crue centennale. Ainsi, dans les collines, l’élévation de la hauteur d’eau est relativement modérée. L’élévation est néanmoins plus marquée à l’amont des ouvrages et des confluences. Dans la plaine centrale, cette élévation est de l’ordre de 20 cm ce qui correspond, en relief plat, à un volume de submersion particulièrement important. Enfin, dans la plaine de la Lys, on atteint 60 cm. Cette valeur est relativement limitée au regard de la différence de cote aval appliquée pour les deux simulations (1m). Néanmoins, on ressent ici l’influence de la Lys dans un relief plat où les affluents répercutent l’élévation du niveau.


4.7 Cas de l’événement orageux des 8 et 9 mai 2000

L’événement pluvieux intense et de courte durée est décrit dans le rapport de phase 1 (p 7) – Analyse de l’événement pluvieux des 8 et 9 mai 2000 Lors de cet événement les enregistrements de la pluviométrie aux stations avoisinantes sont :

Station de Doulieu : 8 mai :P = 0 mm 9 mai : P = 16.2 mm

Station de Borre : 8 mai : P = 0 mm 9 mai : P = 38 mm Station d’Aire-sur-la-Lys :pas d’enregistrement pour cette période.

Pour la simulation de cet événement orageux exceptionnel centré sur Hazebrouck : on utilise les données de la station de Borre - P = 38 mm – précipitation cumulée sur 24 h. Pour la modélisation hydrologique de cet événement, la pluie est répartie de façon homogène sur l’intégralité du bassin versant (ce qui est un cas maximaliste car l’intensité d’un orage en réalité n’est pas uniforme et varie avec le déplacement des masses nuageuses). Le profil en long de la ligne d’eau pour l’événement orageux type 8-9 mai 2000 est présenté en annexe (5.5).


4.8 Diagnostic de l’influence des aménagements existants

Les figures (présentées en annexe) de pertes de charge maximales par ouvrage en crues décennale et centennale montrent que les ouvrages situés à l’amont ont une influence significative sur la ligne d’eau. Plusieurs conclusions peuvent être formulées : • L’écluse du Pré à Ven permet le stockage d’une lame d’eau d’environ 50 cm en crue

centennale dans les canaux amont ; • L’écluse du Grand Dam a alors une influence plus modérée sur les écoulements • Les ouvrages de l’amont (généralement des ponts avec buse) retiennent une partie

des écoulements provenant de la zone de colline entraînant des inondations peu étendues ;

• Les autres ouvrages de franchissement situés en plaine ont une influence très relative sur les écoulements ;

5 CONCLUSION

La mise en place du modèle hydraulique 1D permet dorénavant de mieux comprendre les phénomènes et d’orienter les actions à mener. Ainsi, on distingue les zones de débordement à résorber :

• local dans les collines • plus global dans la plaine centrale et à l’amont de la plaine de la Lys • de manière générale, écrêter la crue pour soulager la Lys aval.

=o=o=o=


6 ANNEXES

6.1 Ouvrages

6.2 Conditions limites amont du modèle hydraulique : tableau récapitulatif des débits issus de la modélisation hydrologique

Ecoulement de base

Ecoulement de base

Débits Qt (4j,1 an)

Volume Qt (4j,1 an)

Débits Qt (4j,10 ans)

Volume Qt (4j,10 ans)

Débits Qt (4j,100 ans)

Volume Qt (4j,100 ans)

Débits Qt pour le 9 mai 2000

Volume de l'évenement pluvieux du 9

mai 2000

m3/s m3/s m3 m3/s m3 m3/s m3 m3/s m3

Point 1 0.12 1.28 200 859 3.88 609 101 5.20 817 316 7.58 297 684Point 2 0.04 0.39 60 685 1.19 186 666 1.60 250 839 2.31 90 721Point 3 0.03 0.36 56 568 1.09 171 937 1.47 230 749 2.14 83 953Point 4 0.06 0.64 101 314 1.93 303 260 2.59 406 318 3.78 148 952Point 5 0.02 0.20 31 718 0.59 93 372 0.79 124 871 1.16 46 162Point 6 0.04 0.44 77 467 1.28 225 429 1.71 301 088 2.31 111 976Point 7 0.09 0.95 149 600 2.73 429 076 3.64 572 154 5.37 214 320Point 8 0.02 0.18 31 289 0.50 89 257 0.67 118 946 0.83 44 685Point 9 0.07 0.79 129 361 2.27 373 534 3.03 498 467 4.35 186 089Point 10 0.09 0.99 155 260 2.90 455 577 3.88 609 044 5.74 225 530Point 11 0.03 0.35 54 413 1.00 157 776 1.34 210 195 2.00 78 470Point 12 0.08 0.93 145 535 2.66 418 445 3.55 558 129 5.32 208 810Point 13 0.06 0.65 102 492 1.86 292 960 2.49 390 487 3.73 146 539Point 14 0.03 0.29 46 023 0.84 131 320 1.11 175 004 1.67 65 729Point 15 0.02 0.25 38 898 0.71 111 370 0.95 148 470 1.42 55 674Point 16 0.03 0.31 49 469 0.88 139 014 1.18 184 925 1.76 70 015Point 17 0.05 0.55 86 552 1.56 244 580 2.07 325 720 2.82 121 627Point 18 0.02 0.24 38 405 0.70 109 780 0.93 146 328 1.28 54 910Point 19 0.02 0.24 37 945 0.69 109 385 0.93 145 942 1.27 54 530Point 20 0.05 0.58 91 083 1.64 258 207 2.19 343 843 3.29 129 580Point 21 0.04 0.47 83 295 1.32 236 416 1.76 314 864 2.12 118 603Point 22 0.08 0.85 146 845 2.45 422 559 3.27 563 664 3.37 210 797Point 23 0.03 0.32 51 039 0.94 148 296 1.26 198 037 1.77 73 693Point 24 0.06 0.60 93 917 1.77 278 519 2.37 372 729 3.50 137 370Point 25 0.08 0.83 130 751 2.46 387 121 3.30 518 057 4.86 190 950Point 26 0.30 47 717 0.86 135 813 1.15 180 938 1.73 68 050

Total 1.28 13.99 2 238 498 40.74 6 518 769 54.42 8 707 123 77.48 3 235 422

Durée de la pluie : 4 j Evenement orageux des 8-9 mai 2000


6.3 Conditions limites amont du modèle hydraulique : exemple d’hydrogrammes

de crue annuelle, décennale et centennale - Pluie d’une durée de 4 jours -

Hyétogramme de projet

0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 12.00 24.00 36.00 48.00 60.00 72.00 84.00 96.00

Temps [h]

Pré

cipi

tatio

n [m

m/h

]

P4j10P4j100

Point I-4 du modèle :

Hydrogramme de crue annuelle décennale et centennale au point 4

0.000.501.001.502.002.503.00

0 20 40 60 80 100 120 140

Temps (h)

Déb

it (m

3/s)

centennaldécennalannuel




0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

0 20 40 60 80 100 120 140

Temps (h)

Déb

it (

m3/

s)




0.00

0.20

0.40

0.60

0.80

1.00

0 20 40 60 80 100 120 140

Temps (h)

Déb

it (

m3/

s)




0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

0 20 40 60 80 100 120 140

Temps (h)

Déb

it (

m3/

s)



6.4 Conditions limites amont du modèle hydraulique : événement orageux des 8 et 9 mai 2000 – pluviométrie à la station de Borre et exemples d’hydrogrammes de crue

Pluies à la station de Borre : du 1er au 31 mai 2000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Temps (jours)

Hau

teur

(mm

)

Précipitations


Hydrogramme de crue du 9 mai 2000 au point 4

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

0 6 12 18 24 30 36

Temps (h)

Déb

it (

m3/

s)

9 mai 2000


Point I-10 du modèle : Point I-18 du modèle : Point I-21 du modèle :


0.001.002.003.004.005.006.007.00

0.00 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00 36.00

Temps (h)

Déb

it (m

3/s)

9 mai 2000


0.000.200.400.600.801.001.201.40

0.00 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00 36.00

Temps (h)

Déb

it (m

3/s)

9 mai 2000


0.00

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

0.00 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00 36.00

Temps (h)

Déb

it (m

3/s)

9 mai 2000


6.5 Résultats sur les profils en travers

6.5.1 Résultats graphiques

Profil 7 – La Borre Becque

Profil 12 – La Bourre à l’amont de la Forêt de Nieppe


Profil 17 – La Bourre à l’aval de la Forêt de Nieppe

Profil 20 – La Bourre à l’amont de Merville et à l’aval de la confluence avec la Plate Becque


Profil 28 – La Plate Becque à l’amont de la confluence avec la Bourre

Profil 33 – Le canal d’Hazebrouck à l’amont de la forêt de Nieppe


Profil 39 – Canal du Pré à Vin

Profil 41 – Canal de Nieppe à l’amont du hameau du Parc


Profil 48 – La Melde du Nord à l’amont de Thiennes

Profil 62 – La Grande Steenbecque à l’amont de Morbecque

6.5.2 Résultats numériques (cote d’eau en m NGF)

Profils 33 41 62 48 39 20 17 12 7

Q100 18.36 18.52 28.18 19.54 17.78 16.49 17.05 19.33 25.95 Q10 18.30 18.48 28.03 19.32 17.55 16.01 16.41 19.29 25.82

9810

393/

R/a

mb/

Lill

Rap

port

fina

l -

27 -

Juill

et 2

003

6.6

Pro

fil e

n lo

ng –

lit p

rinc

ipal

de

Hon

degh

em à

Mer

ville


6.7 Hydrogrammes résultats




6.8 Cartographie des zones inondables

9810

393/

R/a

mb/

Lill

Rap

port

fina

l -

33 -

Juill

et 2

003

6.9

Per

tes

de c

harg

e m

axim

ales

aux

ouv

rage

s

• en

cru

e dé

cenn

ale

9810

393/

R/a

mb/

Lill

Rap

port

fina

l -

34 -

Juill

et 2

003

• en

cru

e ce

nten

nale

Documents

Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements … · Plan de gestion globale et équilibrée des écoulements et des crues des canaux de la Bourre Phase 2 : Modélisation