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CONSEIL DEPARTEMENTAL DE L’YONNE

Pôle Patrimoine Aménagement du Territoire et Systèmes d'Information 03 86 72 87 50 - 06 87 88 94 10

Etude hydraulique au droit du pont de la scierie à Tonnerre

SEGI – 43 rue du Bois Chaland – 91 090 LISSES Tél : 01 60 79 05 00 Email : [email protected]

N° Affaire : 17-254

Date : 01/2017 Etabli par : M. Alabergère Indice 02

Etude hydraulique au droit du pont de la scierie CD89

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Janvier 2018

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Sommaire

PREAMBULE 3

1. HYDROLOGIE ET HYDRAULIQUE 4

1.1. RESEAU HYDROGRAPHIQUE 4 1.1.1. ACTUEL 4 1.1.2. EVOLUTION HISTORIQUE 5 1.2. DONNEES HYDROLOGIQUES 6 1.2.1. CHRONIQUE DE DONNEES 6 1.2.2. MESURE DE DEBITS 8 1.3. INONDATIONS 8

2. MODELISATION HYDRAULIQUE 11

2.1. CONDITIONS AUX LIMITES 11 2.2. SIMULATIONS EN ETAT ACTUEL 12 2.2.1. REPARTITION DES DEBITS 12 2.2.2. COTES 12 2.2.3. DEBORDEMENTS 14 2.3. SIMULATIONS AVEC BATARDEAU 16 2.3.1. DESCRIPTION DE LA SIMULATION 16 2.3.2. REPARTITION DES DEBITS 16 2.3.3. COTES 16 2.3.4. DEBORDEMENTS 19 2.3.5. PROFILS EN LONG 19

3. TRAVAUX SPECIFIQUES DE CONFORTEMENT DE MAÇONNERIE 21

4. CONCLUSION 23


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Préambule

Le Conseil Départemental a des travaux urgents à réaliser sur le pont de la RD944a situé à Tonnerre. Ces travaux nécessitent la mise en place d’un batardeau, qui réduit la section passante de l’Armançon. Les services de l’Etat veulent connaitre l’impact de ce dispositif pour une crue de période de retour 30 ans. Le CD 89 a sollicité SEGI pour apporter des éléments de réponses aux attentes de la Police de l’Eau.

Figure 1 : Réseau Pont de la RD 118


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1. Hydrologie et hydraulique

1.1. Réseau hydrographique

1.1.1. Actuel

L’Armançon, longue de 202 km, traverse les départements de la Côte d’Or, à l’amont, et de l’Yonne, à l’aval. Elle prend sa source dans la commune de Thoisy-le-Désert (21) et conflue avec l’Yonne dans la commune Migennes (89). Elle possède un vaste bassin versant de 3100 km² drainé par de nombreux affluents (1 250 km de cours d’eau au total) dont les principaux (l’Armance, la Brenne, l’Oze et l’Ozerain).

Le secteur du projet se trouve plus particulièrement sur le tiers aval de l’Armançon. Il se trouve sur la masse d’eau : FRHR65.

Sur la zone d’étude, l’Armançon se divise en trois bras : - le bras droit, alimenté à partir d’un ouvrage de répartition de type déversoir (ouvrage de la cascade) et

sur lequel le bras de décharge est activé en hautes eaux ;

- le bras gauche, dont cinq vannes et un déversoir permettent l’alimentation ;

- le bras usinier, qui traverse le centre-ville de Tonnerre et qui présente deux moulins sur son cours.

Figure 2 : Réseau hydraulique actuel sur la zone de projet (fond de plan : Géoportail)

A noter qu’un bras alimente le canal de Bourgogne en amont de la zone d’étude.


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1.1.2. Evolution historique

L’étude des cartes anciennes (carte de Cassini et cartes de l’état-major) a permis d’apprendre que la configuration actuelle du site est postérieure à 1789. En effet, le bras droit n’a pas la même configuration sur la carte de Cassini que le cours actuel. Il présente cependant des similitudes de tracé (et de distance) avec le bras de décharge qui permet aujourd’hui de délester une partie des eaux lors des crues.

Figure 3 : Carte de Cassini - XVIIIe siècle (source : Géoportail)

Sur la carte de l’état-major (1820-1866), le réseau hydraulique est le même qu’à l’heure actuelle. Les changements qui ont abouti à cette disposition étant postérieur aux cartes de Cassini, il existe de fortes présomptions d’un remaniement du cours naturel de l’Armançon lors de la création du canal de Bourgogne, en 1777.

Bras droit actuel


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Figure 4 : Carte de l’état-major – 1820-1866 (source : Géoportail)

1.2. Données hydrologiques

1.2.1. Chronique de données

La station de Tronchoy, située à environ 6 km en aval de la zone d’étude, présente une chronique de données hydrologiques sur 25 ans. La synthèse de ces mesures est présentée sur la figure ci-dessous.


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Figure 5 : Débits caractéristiques de l’Armançon à Tronchoy (DREAL Bourgogne)

De par sa proximité et sa localisation en aval de la zone d’étude, permettant notamment de s’affranchir de la prise d’eau vers le canal de Bourgogne, les données de la station de Tronchoy constituent les débits pris en compte dans l’étude.


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1.2.2. Mesure de débits

En complément, une campagne de mesure de débits a été réalisée le 22 septembre 2014 afin d’avoir une estimation de la répartition dans les différents bras. Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1 : Répartition des débits au 22/09/2014

Débit bras

usinier Débit bras

gauche Débit bras droit

(services techniques) Total

Total Station de Tronchoy

Débit m3/s

1,98 0,85 1,63 4,46 4,56

Pourcentage %

44 19 37 100 -

1.3. Inondations

La commune de Tonnerre est régulièrement soumise à l’aléa inondation. Elle se situe au sein du territoire du Programme d'Actions de Prévention des Inondations sur l'Armançon (PAPI), outil opérationnel complémentaire au Schéma d'Aménagement et de Gestion des Eaux (SAGE) sur la thématique des inondations et dont les principaux objectifs sont :

- la prévention des inondations ;

- la limitation des dommages qu'elles génèrent sur les biens et les personnes.

Les Plans de Prévention des Risques Inondations (PPRI), établis par l’état, permettent de contrôler, au titre du risque inondation, le développement en zone inondable jusqu'au niveau de la crue de référence et la préservation des champs d'expansion des crues. A ce titre, la circulaire interministérielle du 24 janvier 1994 définit les objectifs arrêtés au niveau national en matière de prévention des inondations et de gestion des zones inondables qui sont :

d'arrêter les nouvelles implantations humaines dans les zones les plus dangereuses, de préserver les capacités de stockage et d'écoulement des crues, de sauvegarder l'équilibre et la qualité des milieux naturels.

La figure page suivante est un extrait du plan de zonage règlementaire du PPRI de Tonnerre qui concerne le linéaire de projet. Il permet de connaître les secteurs classés en zone rouge ou en zone bleu et ainsi de respecter le règlement correspondant.


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Figure 6 : Extrait du plan de zonage règlementaire du PPRI sur la commune de Tonnerre


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Un bras de décharge (500 m) a été créé par la ville de Tonnerre entre les 2 ouvrages du projet afin de limiter les phénomènes d’inondation des zones urbanisées.

Figure 7 : Diffluence du bras de décharge (SEGI, 16/01/2015)

Ce contexte local fera partie intégrante de la conception des aménagements. Ainsi, la réglementation spécifique à chacune de ces zones est détaillée dans le PPRI de l’Armançon, et est prise en compte dans les propositions d’aménagement.

Les arrêtés de catastrophe naturelle sont recensés dans la base de données GASPAR, la synthèse est donnée dans le tableau suivant pour la commune de la zone d’étude.

Tableau 2 : Recensement des arrêtés de catastrophe naturelle « Inondations »

Risque Date début Date fin Date arrêté Commune

Inondations et coulées de boue 08/05/1988 17/05/1988 02/08/1988

Tonnerre





Inondations, coulées de boue et mouvements de terrain

25/12/1999 29/12/1999 29/12/1999




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2. Modélisation hydraulique

La modélisation hydraulique a pour objectif de déterminer les impacts sur la ligne d’eau de la mise en place d’un batardeau sur les 3 arches gauche du pont de la scierie en amont des services techniques, et de déterminer la cote du batardeau permettant d’assécher les arches jusqu’au module. La modélisation est réalisée sur le logiciel Infoworks RS pseudo 2D. Les simulations sont donc effectuées en régime permanent.

Différents ouvrages hydrauliques peuvent être pris en compte par le modèle :

- Les vannes et les clapets, dont l’ouverture peut être contrôlée par une fonction manuelle (ouverture en fonction du temps) ou par une fonction automatique (ouverture en fonction d’un débit ou d’une cote). L’écoulement peut être ajusté à partir des coefficients de frottement et de vitesse sur les radiers.

- Les seuils et radiers, qui peuvent être entrés comme des seuils droits ou des seuils de

forme quelconque (utilisés généralement pour les seuils naturels). La perte de charge associée est calée à partir d’ajustement des coefficients de frottement et de vitesse sur le seuil.

- Les ponts, dont la perte de charge est calculée comme pour un seuil lorsque

l’écoulement est libre, en considérant la cote du radier du pont, et comme ; un orifice lorsque le pont est en charge. L’écoulement peut être est ajusté par un coefficient d’écoulement sur le seuil et un coefficient d’ajustement en charge. D’autres modules permettent également d’intégrer les ponts en arche, ou les buses circulaires, rectangulaires…

Le modèle hydraulique est construit à partir des levés de profils en travers, des relevés et de l’intégration des ouvrages hydrauliques et de franchissement. Le calage est effectué par l’ajustement de coefficients de rugosité et d’ouvrage afin de reproduire les cotes d’eau et les répartitions de débit observés. Le modèle, ainsi construit et calé, permet de déterminer en tout point les cotes, débits, capacités pour différents événements en situation actuelle et avec mise en place des batardeaux.

2.1. Conditions aux limites

Les débits utilisés dans la modélisation sont calculés à partir des données de la station du Tronchoy, située 6 km en aval. Les débits sont réajustés à partir du ratio des surfaces des bassins versant respectifs du Tronchoy (1970 km²) et de Tonnerre (1900 km²).


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Tableau 3 : Débits de modélisation (m3/s)

Occurrence Tronchoy Tonnerre

étiage 1,8 1,8

1/2module / 10

module 20,1 20

2*module 40,2 40

1an / 80

2ans 160 154

5ans 220 212

10ans 260 251

20ans 310 299

50ans 360 347

L’aval du modèle est construit par interpolation du dernier profil sur une longueur de 1500 m avec une pente constante de 1,5 %.

2.2. Simulations en état actuel

2.2.1. Répartition des débits

La répartition des débits dans les différents bras est la suivante :

Tableau 4 : répartition des débits en situation actuelle

Débit total Bras droit (cascade)

Bras milieu Bras

gauche

étiage 1,8 0,1 0,4 1,3

1/2 module 10 5,2 2,3 2,5

module 20 11,2 5,5 3,3

2*module 40 22,7 11 4,3

1an 80 44,3 20 5,8

2ans 154 78,3 32,4 7,8

5ans 212 100,8 39,9 8,9

10ans 251 114,9 44,5 9,6

20ans 299 131,7 49,7 10,5

50ans 347 148,4 54,7 11,4

Le fossé de décharge en aval des services techniques commence à être mobilisé à la cote 134,65 m NGF, soit pour un débit dans le bras de 57 m3/s (total en amont de 85 m3/s).

2.2.2. Cotes


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Tableau 5 : Cotes en situation actuelle (m NGF)

Etiage ½ module Module 2*module 1an 2ans 5ans 10ans 20ans 50ans

Amont cascade 136,11 136,27 136,47 136,59 136,76 136,98 137,10 137,18 137,26 137,34

Aval cascade 133,50 133,73 134,31 134,80 135,37 136,25 136,66 136,78 136,91 137,03

Chute (m) 2,61 2,54 2,16 1,79 1,39 0,73 0,45 0,40 0,35 0,31

Amont bras milieu 136,11 136,27 136,46 136,56 136,69 136,85 136,93 136,98 137,03 137,08

Aval bras milieu 133,69 133,84 134,04 134,25 134,56 135,12 135,53 135,87 136,20 136,50

Chute (m) 2,42 2,43 2,42 2,32 2,14 1,73 1,40 1,11 0,83 0,59

Amont pont11 133,50 133,64 134,10 134,55 134,97 135,75 136,24 136,42 136,60 136,75

Amont services techniques

133,50 133,72 134,06 134,50 134,86 135,57 136,01 136,17 136,32 136,46

Aval services techniques 133,21 133,49 133,83 134,16 134,74 135,37 135,65 135,75 135,85 135,92

Chute (m) 0,29 0,23 0,23 0,34 0,12 0,21 0,35 0,42 0,48 0,54

Amont pont 48 131,93 132,39 132,88 133,30 133,77 134,51 134,98 135,20 135,42 135,61

Amont Saint Nicolas 131,87 132,37 132,81 133,20 133,58 134,22 134,64 134,83 135,01 135,16

Aval saint Nicolas 131,22 131,41 132,02 132,54 133,22 134,03 134,43 134,60 134,76 134,89

Chute (m) 0,66 0,96 0,79 0,66 0,36 0,19 0,21 0,23 0,25 0,27


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2.2.3. Débordements

Figure 8 : Zones inondées à Q2 ans en situation actuelle



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2.3. Simulations avec batardeau

2.3.1. Description de la simulation

Deux simulations sont effectuées :

- Un batardeau à la cote 134,30 m NGF est mis en place devant les 3 arches gauche du pont de la scierie, correspond à la cote d’eau au module.

- Un batardeau à la cote 134,75 m NGF est mis en place devant les 3 arches gauche du pont de la

scierie, correspond à la cote d’eau à deux fois le module.

On teste également la mise en place des mêmes batardeaux sur les 3 arches de droites.

2.3.2. Répartition des débits

Il n’y a pas de modification de la répartition des débits par rapport à la situation actuelle.

2.3.3. Cotes

Avec la mise en place des batardeaux, la ligne d’eau est rehaussée de 8 cm en étiage et 7 cm au module. A deux fois le module, l’augmentation est de 4 cm dans le cas du batardeau à 134,30 m NGF et 9 cm dans le cas du batardeau à 153,75 m NGF. En crue, l’augmentation est de 1 à 2 cm.

Tableau 6 : Rehausse de la ligne d’eau avec la mise en place du batardeau

Rehausse ligne d'eau en cm

Batardeau sur les 3 arches de gauche Batardeau sur les 3 arches de droite

Batardeau à 134,30 m NGF




Etiage 8,4 8,4 1,1 1,1

1/2 module 7,4 7,4 1,9 1,9

Module 6,7 6,7 4,6 4,6

2*module 4,3 9,1 3,7 7,7

1an 2,6 7 2,4 6,4

2ans 1,3 2,5 0,7 2,7

5ans 1,2 2,3 1 2

10ans 1 2,3 1,3 2,3

20ans 1,4 2,3 1,5 2,5

50ans 1 2,1 0,6 1,6

La mise en place du batardeau remonte la ligne d’eau depuis le pont de la scierie jusqu’en aval de la cascade, soit sur une longueur de 325 m. Les cotes d’eau aux différents points pour la mise en place des batardeaux sur les 3 arches de gauche sont les suivantes :


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Tableau 7 : Cotes avec batardeau à 134,30 m NGF (m NGF)


Amont cascade 136,11 136,37 136,47 136,59 136,76 136,97 137,10 137,17 137,26 137,35

Aval cascade 133,59 134,13 134,44 134,88 135,55 136,04 136,35 136,53 136,75 137,00

Chute (m) 2,53 2,24 2,03 1,71 1,21 0,93 0,75 0,64 0,51 0,35


Aval bras milieu 133,69 133,87 134,04 134,24 134,55 135,40 136,01 136,35 136,68 136,96

Chute (m) 2,43 2,50 2,42 2,32 2,14 1,44 0,91 0,62 0,34 0,12

Amont pont11 133,58 134,04 134,30 134,71 135,36 136,05 136,34 136,53 136,77 137,00


133,50 133,95 134,21 134,63 135,28 135,94 136,22 136,40 136,62 136,84


Chute (m) 0,29 0,29 0,38 0,47 0,54 0,69 0,78 0,85 0,95 1,05

Amont pont 48 131,93 132,51 132,77 133,12 133,71 134,55 134,93 135,09 135,26 135,42



Chute (m) 0,65 0,53 0,44 0,34 0,28 0,24 0,26 0,29 0,30 0,32


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Tableau 8 : Cotes avec batardeau à 134,75 m NGF (m NGF)


Amont cascade 136,11 136,37 136,47 136,59 136,76 136,97 137,10 137,17 137,26 137,34

Aval cascade 133,58 134,13 134,44 134,91 135,58 136,05 136,36 136,54 136,76 137,00

Chute (m) 2,53 2,24 2,03 1,68 1,19 0,92 0,74 0,63 0,50 0,34


Aval bras milieu 133,69 133,87 134,04 134,24 134,55 135,41 136,02 136,36 136,69 136,97

Chute (m) 2,42 2,50 2,42 2,32 2,14 1,44 0,90 0,61 0,33 0,11

Amont pont11 133,58 134,04 134,30 134,75 135,41 136,06 136,35 136,54 136,78 137,02


133,50 133,95 134,21 134,63 135,27 135,92 136,20 136,37 136,59 136,81


Chute (m) 0,35 0,29 0,38 0,47 0,54 0,68 0,76 0,83 0,93 1,04

Amont pont 48 132,06 132,51 132,77 133,12 133,71 134,55 134,93 135,09 135,26 135,42



Chute (m) 0,65 0,53 0,44 0,34 0,28 0,24 0,27 0,28 0,30 0,32


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2.3.4. Débordements

Il n’y a pas de modification des zones de débordements par rapport à la situation actuelle.

2.3.5. Profils en long

Dans les profils suivants, la situation actuelle est en bleu et la situation avec mise en place du batardeau est en rouge.

Figure 11 : Profil en long en basses eaux (Q= 4,4 m3/s)

Figure 12 : Profil en long au module (Q= 20 m3/s)


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Figure 13 : Profil en long à la crue 2 ans (Q= 154 m3/s)

Figure 14 : Profil en long à la crue 10 ans (Q= 250 m3/s)


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3. Travaux spécifiques de confortement de maçonnerie

Par ailleurs, le Conseil Départemental de l’Yonne souhaite conforter le pied de l’ouvrage en aval au niveau de la fosse en amont de l’ancien seuil des Services Techniques. Dans ce cadre, l’avis du géotechnicien sur l'enrochement à mettre à l'aval est présenté ci-dessous (extrait de l'étude Fondasol) : «

» La blocométrie et le positionnement des éléments (présenté sur la figure ci-dessous) sont cohérents quant aux enjeux relatifs au confortement du radier du pont.


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Figure 15 : Coupe transversale concernant les travaux spécifiques de confortement de maçonnerie du pont de la RD944A (source : CD89)


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4. Conclusion

L’étude hydraulique conclu à une absence d’incidences hydrauliques du projet de batardage en situation de crue importante quel que soit le scénario choisi. En effet, à partir, respectivement, du module et du 2x module, les écoulements se produisent par surverse et les débordements ne sont pas ou très peu modifiés. Les aménagements modélisés ne sont donc pas nécessairement à enlever en cas de montée très rapide des eaux. Néanmoins, hydrauliquement, les travaux devraient être réalisés de manière privilégiée sur des périodes de basses à moyennes eaux (débit inférieur au 2*module), soit 80 % de l’année de mars à novembre. Par ailleurs, la mise en œuvre de matériaux en pied de fosse à l’aval du radier du pont n’aura pas d’influence sur l’hydromorphologie locale. En effet, la ligne d’eau amont ne sera pas modifiée, la cote projet n’étant pas supérieure au radier existant du pont. De plus, un seuil de fond étant positionné une quinzaine de mètres en aval (ancien seuil des services techniques), les modifications de l’hydraulique locale par la baisse du volume de la fosse de dissipation resteront négligeables.

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