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HYDRATEC IMMEUBLE L’ORIENT 10, PLACE CHARLES BERAUDIER 69428 LYON CEDEX 03 T EL . : 04 27 85 48 80 FAX : 04 27 85 48 81 E-MAIL :[email protected] ETUDE HYDRAULIQUE DE LA SAONE AVAL PHASE 1 HYDROLOGIE CONTRUCTION ET CALAGE DU MODELE Rapport principal - Mise à jour Mars 2008 - R1-22047 Ph1-V5

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HYDRATEC IMMEUBLE L’ORIENT 10, PLACE CHARLES BERAUDIER – 69428 LYON CEDEX 03

TEL. : 04 27 85 48 80 FAX : 04 27 85 48 81 E-MAIL :[email protected]

ETUDE HYDRAULIQUE DE LA SAONE AVAL

PHASE 1 HYDROLOGIE

CONTRUCTION ET CALAGE DU MODELE

Rapport principal

- Mise à jour Mars 2008 - R1-22047 Ph1-V5

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1 v5 – 9 JUILLET 2007 (MISE A JOUR MARS 2008) - Etude hydraulique de la Saône aval i

SOMMAIRE Page

PREAMBULE_______________________________________________________________ 1

1 CONSTRUCTION DU MODELE_____________________________________________ 2 1.1 EMPRISE DE LA MODELISATION _____________________________________________ 2 1.2 DONNEES TOPOGRAPHIQUES ______________________________________________ 2

1.2.1 Lit mineur _________________________________________________________ 2 1.2.2 Plaine inondable____________________________________________________ 2 1.2.3 Ouvrages particuliers ________________________________________________ 3 1.2.3.1 Ponts sur la Saône _______________________________________________________ 3 1.2.3.2 Ouvrages de la plaine inondable _____________________________________________ 3

1.3 CARACTERISTIQUES DU MODELE____________________________________________ 3 1.3.1 Logiciel de modélisation ______________________________________________ 3 1.3.2 Typologie du modèle ________________________________________________ 3

2 HYDROMETRIE ET HYDROLOGIE__________________________________________ 5 2.1 DONNEES RECUEILLIES __________________________________________________ 7 2.2 PROFILS EN LONG DES CRUES HISTORIQUES __________________________________ 12 2.3 ECHELLES DE CRUE SUR LA SAONE ET BAREMES CONNUS ________________________ 15

2.3.1 Echelles de Chalon_________________________________________________ 15 2.3.2 Echelle de Mâcon__________________________________________________ 18 2.3.3 Echelle de Couzon (barrage) _________________________________________ 18 2.3.4 Echelle de Trévoux_________________________________________________ 21

3 HYDROLOGIE DES AFFLUENTS __________________________________________ 23 3.1 STATIONS HYDROMETRIQUES SUR AFFLUENTS ________________________________ 23 3.2 METHODE D’ESTIMATION DES HYDROGRAMMES DE CRUE SUR LES AFFLUENTS _________ 24 3.3 STATISTIQUES DES DEBITS MAXIMUM DE CRUE SUR LES AFFLUENTS AUX STATIONS______ 27

4 STATISTIQUES DES DEBITS DE CRUE SUR LA SAONE ______________________ 28 4.1 CHALON/S. _________________________________________________________ 28 4.2 MACON ____________________________________________________________ 30 4.3 COUZON ___________________________________________________________ 32 4.4 SYNTHESE DES DEBITS STATISTIQUES SUR LA SAONE ___________________ 34 4.5 SYNTHESE POUR LES CRUES DE 1955, 1970, 1981, 1982, 1983 ET 2001________ 34

5 LES BARRAGES DE NAVIGATION ET LES PONTS___________________________ 36 5.1 BARRAGE D’ORMES ____________________________________________________ 36 5.2 BARRAGE DE DRACE ___________________________________________________ 36 5.3 BARRAGE DE COUZON __________________________________________________ 37

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5.3.1 Modélisation du barrage_____________________________________________ 37 5.3.2 Condition limite aval du modèle _______________________________________ 38

5.4 LES PONTS : ESTIMATION DES PERTES DE CHARGES SINGULIERES __________________ 39

6 CALAGE DU MODELE __________________________________________________ 40 6.1 PRINCIPE DU CALAGE ___________________________________________________ 40

6.1.1 Crues de calage ___________________________________________________ 40 6.1.2 Sous-modèles_____________________________________________________ 41

6.2 CALAGE DU SOUS MODELE AVAL MACON-COUZON _____________________________ 41 6.2.1 Crue de calage ; mars 2001 _________________________________________ 41 6.2.1.1 Hydrologie _____________________________________________________________ 41 6.2.1.2 Données de calage ______________________________________________________ 42 6.2.1.3 Coefficients de rugosité retenus ____________________________________________ 42 6.2.1.4 Résultats du calage ______________________________________________________ 43 6.2.2 Crue de calage : janvier 2004_________________________________________ 46 6.2.3 Crue de validation : mai-juin 1983 _____________________________________ 49 6.2.3.1 Hydrologie _____________________________________________________________ 49 6.2.4 Précisions du calage _______________________________________________ 50

6.3 CALAGE DU MODELE – SECTEUR CHALON/MACON ______________________________ 54 6.3.1 Principe__________________________________________________________ 54 6.3.2 Crue de calage : mars 2001 __________________________________________ 54 6.3.2.1 Hydrologie de la Saône ___________________________________________________ 54 6.3.2.2 Hydrologie des affluents __________________________________________________ 55 6.3.2.3 Données de calage ______________________________________________________ 56 6.3.2.4 Condition limite aval______________________________________________________ 56 6.3.2.5 Coefficients de rugosité retenus ____________________________________________ 57 6.3.2.6 Résultats du calage ______________________________________________________ 57 6.3.3 Crue de calage : janvier 2004 ________________________________________ 60 6.3.4 Crue de validation : mai 1983_________________________________________ 63

7 RECONSTITUTION DE LA CRUE DE NOVEMBRE 1840 _______________________ 67 7.1 ORIGINE DE LA CRUE ___________________________________________________ 67 7.2 DONNEES DISPONIBLES SUR LA CRUE _______________________________________ 67

7.2.1 La Saône ________________________________________________________ 67 7.2.2 Les affluents ______________________________________________________ 68

7.3 RECONSTITUTION DE LA CRUE DE 1840______________________________________ 72 7.3.1 Généralités _______________________________________________________ 72 7.3.2 SECTEUR MACON-COUZON : Cas particulier de l’Azergues et évaluation du débit de pointe à Couzon ______________________________________________________ 73 7.3.3 Secteur CHALON-MACON : cas particulier de la Seille_____________________ 78 7.3.4 Estimation du débit de pointe à Mâcon _________________________________ 79 7.3.5 Synthèse pour la détermination des débits de pointes de la crue de 1840 entre Chalon et Couzon _______________________________________________________ 82

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A - ANNEXES DU RAPPORT (SEPAREES) Annexe A1 : Série des débits max annuels à Chalon, Mâcon et Couzon Annexe A2 : Ajustements statistiques aux stations des affluents Annexe A3 : Données brutes pour les 16 crues historiques (hydrogrammes - limnigrammes) Annexe A4 : Lois de pertes de charges aux ponts Annexe A5 : Paramètres hydrologiques pour la reconstitution de l'hydrologie des affluents Annexe A6 : Liste des données topographiques utilisées pour la construction du modèle Annexe A7 : Listing des laisses de crue nivelées dans la plaine en 2001 et écart avec le calcul Annexe A8 : Pertes de charges aux barrages de la Navigation

B - ANNEXES SEPAREES Annexe B1 - Structure du modèle au 1/25000ème (cahier A3) Annexe B2 - Cahier de la géométrie des ponts sur la Saône (cahier A3) Annexe B3.1, B3.2 - Fiches d'ouvrages (2 tomes) Annexe B4 - Vue en plan au 1/25000ème du résultat du calage de la crue de 2001 (cahier A3) Annexe B5 - Profil en long du fond et des berges de la Saône entre Mâcon et Couzon avec report des lignes d'eau historique (1840, 1955, 1983, 1981 et 1970) Annexe B6 - Plan du découpage en 52 sous-bassins versants, affluents de la Saône (1/200000ème)

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PREAMBULE Ce rapport constitue la phase 1 de l’étude couvrant les étapes suivantes :

Construction de l’outil de simulation : modèle « Saône Aval » Hydrologie Calage du modèle sur le secteur Mâcon-Couzon Calage du modèle sur le secteur Chalon-Mâcon Estimation de la crue de 1840

Nota : toutes les cotes données sont dans le système IGN69

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1 CONSTRUCTION DU MODELE

1.1 EMPRISE DE LA MODELISATION

Le modèle doit permettre de définir les conditions d'inondabilité de la plaine de la Saône depuis le pont St Laurent à Chalon, jusqu'au barrage de Couzon. Le modèle couvre l'ensemble de la plaine inondable de la Saône et débute environ deux kilomètre en amont du pont St Laurent à Chalon afin d'avoir une répartition correcte des débits de crue entre le lit mineur et le lit majeur à l’entrée de l’agglomération. A l'aval la condition limite du modèle se situe au niveau du barrage de Couzon où l'on dispose d'une courbe de tarage fournie par le SNRS.

1.2 DONNEES TOPOGRAPHIQUES

Une annexe séparée détaille les sources topographiques utilisées (annexe 6).

1.2.1 Lit mineur

La Saône Les profils du lit mineur de la Saône ont été construits à partir des données bathymétriques du chenal navigable et des levés topographiques des berges. Ces données nous ont été transmises par le Service de la Navigation.

Les affluents Les profils en travers des affluents ont été construits à partir du levé photogrammétrique réalisé sur l'ensemble de la zone étudiée.

1.2.2 Plaine inondable La topographie de la plaine inondable de la Saône est issue du modèle numérique de terrain, construit à partir des données du levé photogrammétrique réalisé sur l'ensemble de la zone étudiée : Syntégra 2004-2005 de Couzon jusqu’à Gigny/S. ; photogrammétrie de l’ « Etude de Gestion du Champ d’expansion des crues de la Saône de Verdun/D. à l’aval de Chalon – SMESD – 2002 » pour la zone située au nord de Gigny/S. Des données complémentaires ont également été utilisées pour compléter cette photogrammétrie :

- dans la plaine de l'Azergues amont (Données photogrammétriques DDE69), - dans la vallée de la Reyssouze amont (données photogrammétriques Sogreah de 1996

pour le PPRI Reyssouze – Cabinet Morel), - dans la plaine de la Grosne, en amont de la voie ferrée, topographie utilisée dans le

cadre du PPRi Grosne (1998), - dans la vallée de la Thalie, anciens plans papiers au 1/2000ème, - Cotes et courbes de niveaux issus des cartes IGN au 1/25000éme pour les secteurs

amont de différentes petites vallées ou thalwegs sur lesquels la Saône est susceptible de remonter

- Cotes et courbes de niveaux issus des cartes IGN au 1/25000éme complétés du profil en long du fond et des berges publiés en 2000 dans le « Schéma d’aménagement du bassin versant de la Basse Seille » pour le linéaire modélisé allant de Louhans jusqu’au pont de la Truchère.

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1.2.3 Ouvrages particuliers

1.2.3.1 Ponts sur la Saône L’EPTB S&D nous a transmis les plans disponibles des ponts franchissant la Saône. Des levés complémentaires ont été réalisés par Sintegra afin de recaler certains plans et de lever les ponts pour lesquels les plans étaient inexistants ou insuffisants. On se reportera à l’annexe séparée pour le détail des données.

1.2.3.2 Ouvrages de la plaine inondable Les reconnaissances de terrain de l'ensemble de la zone modélisée ont permis de recenser les ouvrages jouant un rôle dans la propagation des crues dans la plaine inondable. Il s'agit d'ouvrages de décharge dans les différents remblais (route, voie ferrée), d'ouvrages de vannage dans les digues, ou de ponts sur les affluents. Ces ouvrages ont été en partie levés lors des reconnaissances de terrain. Les ouvrages plus importants ou plus complexes ont été levés par Sintegra. L’ensemble des ouvrages répertoriés (environ 600) font l’objet de fiches réunies en annexes (document séparé).

1.3 CARACTERISTIQUES DU MODELE

1.3.1 Logiciel de modélisation Le modèle numérique des écoulements de la Saône aval est construit sous le logiciel HydraRiv utilisant la chaîne de calcul Hydra. Ce logiciel répond particulièrement bien aux problématiques d’inondations associant des phénomènes de débordement et/ou de brèches accidentelles dans les digues ainsi que de propagation des écoulements à travers des lits majeurs étendus. 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, qui sert à modéliser une partie du lit majeur, est constitué par des groupes de bassins naturels d’accumulation communiquant entre eux par des liaisons hydrauliques de diverse nature ;

le domaine bidimensionnel, permet de décrire par un maillage fin les zones où l’enjeu hydraulique est le plus important, et restitue des champs de vitesses et de hauteurs d’eau locales.

1.3.2 Typologie du modèle La typologie du modèle est présenté sur des planches A3 au 1 / 25 000ème dans une annexe séparée. Le modèle comporte :

150 biefs filaires représentants la Saône, ses bras secondaires et 80 affluents ; 1136 profils en travers ;

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5672 mailles 2D représentant 223 km² de plaine ; 1228 casiers représentant 75 km² de plaine ; 513 ouvrages particuliers ; 17000 nœuds de calcul.

Le profil en long du fond et des berges rives droite et gauche de la Saône reconstitué à partir des données topographiques mises à disposition dans le cadre du projet, sur l’ensemble du linéaire modélisé fait l’objet de 2 plans séparés (amont/aval Mâcon) ; sur ces plans figurent également les lignes d’eaux historiques transmises par le SNRS (1955-1970-1983-1981-1840), la position des échelles et leurs zéros, la position des barrages et leurs retenues normales.

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2 HYDROMETRIE ET HYDROLOGIE Les données de quinze crues historiques de la Saône depuis 1955 jusqu'à 2006, ainsi que la crue de novembre 1840 ont été réunies. Le tableau suivant récapitule les crues sélectionnées. Parmi elles se trouvent la plupart des crues les plus fortes depuis 1955, sauf la crue d’octobre 1993 et celle d’avril 1986. La chronologie des crues à Mâcon présentée figure 2a ci-après montre que la période récente (1980-2005) est plus riche en crues que la période antérieure de même durée(1955-1980) avec notamment 5 crues supérieures à 2500 m3/s (1981-1982-1983-1995-2001) contre 1 seule sur la période précédente(1955).

Date Jour du max mesuré à Mâcon Début de la crue Fin de la crue Nbrs de

jours

Novembre 1840 4 novembre 29/10/1840 30/11/1840 32

Janvier 1955 20 janvier 01/01/1955 10/02/1955 40

Mars 1970 2 mars 20/01/1970 15/03/1970 54

Décembre 1981 22 décembre 20/11/1981 15/02/1982 87

Décembre 1982 24 décembre 06/12/1982 10/01/1983 35

Mai 1983 31 mai 05/05/1983 12/06/1983 38

Juin 1987 24 juin 06/06/1987 08/07/1987 32

Avril 1988 2 avril 12/03/1988 21/04/1988 40

Février 1990 22 février 05/02/1990 15/03/1990 38

Janvier 1994 12 janvier 11/12/1993 20/02/1994 71

Février 1995 2 février 05/01/1995 10/03/1995 64

Février 1999 28 février 15/02/1999 30/03/1999 43

Mars 2001 20 mars 01/03/2001 10/04/2001 40

Novembre 2002 21&27 nov. 05/11/2002 10/12/2002 35

Janvier 2004 22 janvier 01/01/2004 20/02/2004 50

Avril 2006 16 mars 01/03/2006 30/04/2006 60

Par ailleurs les séries des débits maximums annuels sur la Saône et ses affluents ont été recherchées pour réaliser les analyses statistiques.

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Crues à Macon depuis 1921

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1921

1924

1927

1930

1933

1936

1939

1942

1945

1948

1951

1954

1957

1960

1963

1966

1969

1972

1975

1978

1981

24/0

1/19

84

24/0

6/19

87

22/0

2/19

90

16/1

0/19

93

04/1

2/19

96

28/0

2/19

99

27/1

1/20

02

20/0

4/05

débi

t (m

3/s)

Fig. 2a : Crues à Macon (en rouge celles sélectionnées pour la « bibliothèque »)

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2.1 DONNEES RECUEILLIES

Les données recueillies sont réunies en annexe 3, sous forme de graphique pour chaque crue sélectionnée. Les services suivants ont été contactés :

Pour les débits et hauteurs aux stations :

Diren Bourgogne SHAC (Mr Brochot) Diren Bourgogne SEMA (Mr Gaudot) Diren Rhône-Alpes (Mme Godayer)

La Diren Bourgogne a également transmis le rapport d’analyse des cotes et débits aux échelles de crue réalisé par le SNRS en 1986.

Les données obtenues sont les suivantes : Stations de la Saône :

Cours d'eau Saone Saone Saone Saone SaoneVille Chalon Tournus Macon Trévoux Couzon

Code U3120010 U3310010 U4300010 U4700010 U4710010Surf (km2) QJ

Date mise en service 1990 1995 1952 1990 1972Gestionnaire DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC)

Mr Brochot Mr Brochot Mr Brochot Mr Brochot Mr BrochotJanvier 1955 x x x xMars 1970 x x x x

Décembre 1981 x x xDécembre 1982 x x x

Mai 1983 x x xJuin 1987 x x Q + H xAvril 1988 x x Q + H x

Février 1990 x x Q + H xJanvier 1994 x HFévrier 1995 H Q HFévrier 1999 H + Q Q H HMars 2001 H + Q Q H

Novembre 2002 H Q HJanvier 2004 H Q HAvril 2006 H Q H

Q jour 98-06 95-06 52-06 72-84Q mois 98-06 95-06 52-06 72-99

Qmax mois inst 98-06 95-06 87-06Hmax mois inst 95-06 95-06 61-06 95-06

Validité 95-06 95-06 52-06 95-06 72-99Qmax an jour 90-06 95-06 55-06 70-84Qmax an inst 90-06 95-06

X : données indisponibles

Tab 2.1a

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Stations des affluents :

X : données indisponibles – xx : sur l’Azergues, la crue de 1983 est incomplète

Cours d'eau Thalie Grosne Seille Reyssouze Reyssouze Veyle Denante Chalaronne Ardières Morgon AzerguesVille La Loyere Sercy Louhans St Julien Bourg-en-B Biziat Davoyé Chatillon/C. Beaujeu Villefranche Lozanne

Code U3127010 U3234010 I3464010 U4054010 U4014020 U4234020 U4305410 U4405020 U4505010 U4525210 U4644010Surf (km2)

Date mise en service 1990 1987 1954 1987 1983 1990 1987 1981 1969 1987 1964Gestionnaire DIREN-BO DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC) DB-RM (SHAC) DIREN-RA DIREN-RA DIREN-BO DIREN-RA DIREN-RA DIREN-RA DB-RM (SHAC)

C.Godot Mr Brochot Mr Brochot Mr Brochot C.Godayer C.Godayer C.Godot C.Godayer C.Godayer C.Godayer Mr BrochotJanvier 1955 x x x x x x x x x xMars 1970 x x x x x x x Q x x

Décembre 1981 x x x x x x Q x QDécembre 1982 x x x x x x Q Q x Q

Mai 1983 x x x x x x Q Q x QJuin 1987 x x Q x Q Q x QAvril 1988 x Q x Q Q Q x Q

Février 1990 x Q x Q Q Q Q QJanvier 1994 Q H + Q Q Q Q Q Q Q QFévrier 1995 Q H + Q Q Q Q Q Q Q QFévrier 1999 Q H H Q Q Q Q Q Q QMars 2001 Q H H Q Q Q Q Q Q Q

Novembre 2002 Q H H Q Q Q Q Q Q QJanvier 2004 Q H H Q Q Q Q Q Q QAvril 2006 Q H H Q Q Q Q Q Q Q

Q jour 90-06 93-06 83-06 90-06 89-06 82-06 69-06 87-06 65-06Q mois 93-06 83-06 90-06 82-06 69-06 87-06 65-06

Qmax mois inst 93-06 83-06 90-06 82-06 69-06 87-06 65-06Hmax mois inst 99-06 93-06 99-06 83-06 90-06 82-06 69-06 87-06 65-06

Validité 99-06 93-06 99-06 83-06 90-06 82-06 69-06 87-06 65-06Qmax an jour 91-06 93-06 83-06 91-06 89-06 82-06 71-06 89-06 65-06Qmax an inst 91-06 93-06 83-06 91-06 89-06 82-06 71-06 89-06 65-06

xx

Tab 2.1b

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Pour les hauteurs aux échelles :

SNRS à Chalon (Mr Herr) SNRS Mâcon (Mr Hall) SNRS Lyon (Mr Billy – Mr Dumurgier)

Les données recueillies concernent les limnigrammes aux échelles de la Navigation et aux échelles de crues, de l’amont vers l’aval :

Echelle nouvelle de Chalon dite « Port Fluvial ou Port Nord »(PK SNRS 143.5 – PK Modèle 198.44) – Zéro à l’échelle à 170.29 ign69 – Rq : Echelle relevée depuis juin 1989 jusqu’à aujourd’hui (échelle DIREN)

Echelle ancienne de Chalon (« Port Nord ») (PK SNRS 142.785 – PK Modèle

199.15) – Zéro à l’échelle à 170.44 ign69 – Echelle relevée de 1940 à 1989

Echelle ancienne de Chalon (Port Fluvial dite Port « Villiers ») (PK SNRS 141.59 – PK Modèle 200.27) – Zéro à l’échelle à 170.44 ign69

Echelles amont et aval du barrage d’Ormes – (PK Modèle = 222.925) - Zéro amont

à 167.52 – Zéro aval à 165.46 Rq : le barrage d’Ormes remplace depuis janvier 1980 l’ancien barrage de Gigny.

Echelle de Tournus – (PK Modèle = 230.02) - Zéro à 169.54

Echelle de Mâcon – (PK Modèle = 262.50) - Zéro à 167.95

Echelles amont et aval du barrage de Dracé – (PK Modèle = 279.6) - Zéro amont à 164.89 – Zéro aval à 162.07

Rq : le barrage de Dracé remplace depuis juin 1978 les anciens barrages de Thoissey et Bernalin.

Echelle de Trévoux – (PK modèle 310.95) – Zéro à 165.23

Echelles amont et aval du barrage de Couzon – (PK Modèle = 324.065) - Zéro

amont et aval à 160.31 Rq : Les niveaux au barrage de Couzon sont disponibles depuis 1982.

Ces données existent généralement sous forme de registres manuscrits ; depuis 1995, certaines données sont informatisées. Les niveaux d'eau au droit des barrages sont relevés au moins une fois par jour.

Le SNRS Lyon a également transmis les barèmes actuels utilisés par le Service d’Annonce des crues à Chalon et Couzon.

Les maximum relevés pour les crues sélectionnées sont donnés page suivante.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 10

Zero echelle ancienne 170.44 167.52 165.46 169.54 167.95

CodeCrue mois année jour_max Chalon jour_max Ormes amont Ormes aval jour_max Tournus jour_max MaconN40 Novembre 1840 3-nov. 7.28 9.61 11.67 0.00 7.35 4-nov. 8.05J55 Janvier 1955 21-janv. 6.83 6.44 23-janv. 6.95F70 Mars 1970 28-févr. 6.44 5.96 2-mars 6.33D81 Décembre 1981 21-déc. 6.78 22-déc. 8.71 10.69 0.08 6.33 23-déc. 6.64D82 décembre 1982 23-déc. 6.81 24-déc. 8.73 10.73 0.06 x 25-déc. 6.5M83 Mai 1983 31-mai 6.91 31-mai 8.84 10.84 0.06 6.37 1-juin 6.64J87 Juin 1987 23-juin 5.36 24-juin 7.34 9.32 0.08 x 24-juin 4.62A88 Avril 1988 31-mars 6.05 31-mars 7.95 9.95 0.06 x 2-avr. 5.27F90 Fevrier 1990 20-févr. 6.26 21-févr. 7.68 9.68 0.06 x 22-févr. 4.93J94 Janvier 1994 10-janv. 6.57 12-janv. 8.25 10.25 0.06 12-janv. 5.85 12-janv. 6.31F95 Février 1995 1-févr. 6.39 2-févr. 7.93 9.93 0.06 2-févr. 5.52 3-févr. 5.28F99 Février 1999 27-févr. 6.78 27-févr. 8.3 10.3 0.06 27-févr. 5.74 1-mars 5.66M01 Mars 2001 19-mars 7.16 20-mars 8.69 10.69 0.06 20-mars 6.3 22-mars 6.54N02 Novembre 2002 20-nov. 6.55 21-nov. 8.15 10.15 0.06 20-21/11/2002 5.67 27-nov. 5.74J04 Janvier 2004 20-janv. 6.32 23-janv. 7.94 9.94 0.06 23-janv. 5.56 23-janv. 5.3A06 Avril 2006 14-mars 6.41 x x 15-mars 5.4 16-mars 5.01

x Données manquantes

Pertes de charges

Chalonnouvelle 170.29 depuis 1989 Barrage d'Ormes Tournus Macon

X : données indisponibles

Tableau des hauteurs maximum aux échelles Tab 2.1c

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Zero echelle 164.89 162.07 165.23 160.31 160.31

CodeCrue mois année jour_max Dracé amont Dracé aval jour_max Trévoux jour_max Couzon amont Couzon avalN40 Novembre 1840 5-nov 8.50 5-nov 12.40 12.40 0.00J55 Janvier 1955 6.52 x 9.24F70 Mars 1970 5.35 8.08 7.79 0.29D81 Décembre 1981 23-déc 8.75 11.24 0.33 5.65 8.61 8.22 0.39D82 décembre 1982 26-déc 8.61 11.21 0.22 5.50 26-27/12/1982 8.36 7.82 0.54M83 Mai 1983 2-juin 8.72 11.30 0.24 5.65 2-juin 8.63 8.21 0.42J87 Juin 1987 24-juin 6.27 8.82 0.27 x 24-25/06/1987 6.12 5.68 0.44A88 Avril 1988 2-avr 7.07 9.63 0.26 x 3-avr 6.93 6.50 0.43F90 Fevrier 1990 22-févr 6.63 9.19 0.26 x 23-févr 6.54J94 Janvier 1994 13-janv 8.32 10.88 0.26 x 13-janv 8.42 8.01 0.41F95 Février 1995 3-févr 7.08 9.62 0.28 03-04/02/1995 4.15 4-févr 7.10 6.66 0.44F99 Février 1999 1-mars 7.45 9.91 0.36 2-mars 4.54 2-mars 7.13 7.11 0.02M01 Mars 2001 22-mars 8.60 11.13 0.29 23-mars 5.64 23-mars 8.80 8.44 0.36N02 Novembre 2002 27-nov 7.66 10.20 0.28 26-nov 4.80 26-nov 7.95J04 Janvier 2004 23-janv 7.10 9.65 0.27 24-janv 4.27 24-janv 7.37 6.81 0.56A06 Avril 2006 x x 16-mars 3.94 x 6.38

Trévoux Barrage de CouzonBarrage de DracéPertes de charges

Pertes de charges

Tab 2.1c (suite)

X : données indisponibles

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2.2 PROFILS EN LONG DES CRUES HISTORIQUES

Pour les crues de 1840, 1955, 1970, 1981 et 1983, on dispose des cotes maximum atteintes par l’inondation le long de la Saône ; ces données sont récapitulées pages suivantes sous forme tabulées et de profil en long synthétique. Elles ont été publiées par le SNRS en 1986 dans « Lignes d’eau décennale et centennale de la Saône ».

PK SNS PK Hydra 1840 1955 1970 1981 1983 RNecluse Mulatiere 0.00 341.30 164.71 164.39 162.97 163.07 162.82 160.00Pont de la Feuillée 4.35 336.98 167.57 166.57 165.02 164.58 165.34Pont Clemenceau 6.45 334.89 166.51Gare d eau Vaise 6.65 334.69 167.72 165.92 165.34Ecluse Ile Barbe 9.45 331.91 171.09 167.87 165.96 166.90 167.02

9.45 331.91 166.03pont de Collonges 12.00 329.49 167.41 167.39

167.43Couzon ecluse 17.20 324.14 172.35 169.88 168.14 168.56 168.57 160.00

17.20 324.14 168.39 168.92 168.99 166.25Pont de Neuville 20.50 320.80 170.65 169.26 169.60 169.60

169.74ecluse Bernalin 26.15 315.21 173.65 171.30 169.96 170.27

26.15 315.21 170.04Pont de Trevoux (nouveau) 30.30 310.95 170.79 170.73

170.81 170.75Pont de Trevoux 30.85 310.40 173.77 171.79 170.62 170.90 170.81

171.02 170.96Pont St Bernard 34.90 306.50 173.92 172.54 171.51 171.71 171.57

34.90 306.50 171.60 171.77 171.67Pont de Frans 40.20 301.23 174.33 172.55 171.82 172.10 172.02

40.20 301.23 171.92 172.16Pont de Beauregard 42.15 299.29 174.40 172.78 172.03 172.23 172.14

42.15 299.29 172.06 172.29 172.22Pont de Montmerle 52.00 289.50 173.40 172.69 172.87 172.78

52.00 289.50 172.71 172.93 172.82Pont de Belleville 54.95 286.80 175.04 173.75 172.91 173.09 173.03

54.95 286.80 172.95 173.16 173.12Pont de Chassy 57.50 284.35 173.29Ecluse de Thoissey 61.10 280.57 175.45 174.36 173.52

61.10 280.57 173.54Barrage de Dracé 62.00 279.60 173.60 173.58 166.25

62.00 279.60 173.67 173.58 169.45Pont de Thoissey 63.40 278.39 174.46 173.62 173.76 173.70

173.63 173.83Pont de St Romain 66.10 275.61 174.56 173.71 173.88 173.93

66.10 275.61 173.72 173.9168.70 273.17 174.75

Pont d'Arciat 72.75 269.12 174.80 174.11 174.3472.75 269.12 174.18 174.4177.30 264.61 174.87

Viaduc de Genève 78.20 263.67 174.25 174.54 174.5878.20 263.67 174.32 174.58

Pont St Laurent Macon 80.40 261.47 176.02 174.93 174.35 174.61 174.6280.40 261.47 174.43 174.78 174.69

Tab. 2.2b : Tables des cotes en crues (ign69)

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PK SNS PK Hydra 1840 1955 1970 1981 1983 RNPont St Laurent Macon 80.40 261.47 176.02 174.93 174.35 174.61 174.62

80.40 261.47 174.43 174.78 174.6982.75 259.05 175.21

Pont Nord de Macon 84.50 257.46 174.89 174.9384.50 257.46 174.90 174.9485.40 256.59 176.43 175.25

Pont de Vesines 87.20 254.71 175.3590.00 251.95 175.3590.10 251.85 174.99

Port de Boz 92.40 249.37 175.39Pont de Fleurville 97.40 244.46 175.52 174.85 175.22 175.59

97.40 244.46 174.93 175.36100.00 241.67 175.63102.30 239.72 175.64

Pont d'Uchizy 103.20 238.76 175.45105.00 236.94 175.69

Le Villars 107.00 235.14 175.63 175.63Pont Sud de Tournus 110.90 231.01 175.39 175.75 175.83

175.40 175.77 175.86Passerelle Tournus 111.95 229.98 176.89 175.98 175.50 175.87 175.91

175.89 175.94Barrage d'Ormes 119.00 222.95 176.18 176.34 169.45

119.00 222.95 176.21 172.05Ecluse Gigny 123.00 218.95 177.27 176.57 176.07 176.55

176.13Pont de Thorey 124.55 217.44 176.56 176.65Pont d'Ouroux 129.55 212.40 176.81

137.00 205.03 176.89Pont Sud de Chalon 138.20 203.82 177.04Viaduc de Chalon 140.60 201.36 177.26Echelle Port Villiers 141.60 200.27 177.22Pont St Laurent Chalon 141.80 200.11 177.72 177.29 176.88 177.49Echelle Port fluvial 142.75 199.20 177.50 177.61 172.05Ecluse de Verdun/D. 167.60 174.71 179.29 179.63 178.94 179.03 179.21 172.05

Tab. 2.2b (suite) : Tables des cotes en crues (ign69)

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Fig. 2.2a : profils en long des crues historiques

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2.3 ECHELLES DE CRUE SUR LA SAONE ET BAREMES CONNUS

Sur la Saône les échelles d’annonces de crue sont situées à Chalon, Mâcon et Couzon (anciennement Trévoux).

2.3.1 Echelles de Chalon Pour l’échelle historique (ancienne SNRS dite de « port Villiers » en aval du pont de Chalon), on dispose des données suivantes :

Série des hauteurs et débits estimés en 1986 par le SNRS (Série 1924 à 1983)

Les estimations publiées par d’autres organismes, notamment Pardé en 1925 puis 1941, donnant une enveloppe d’estimation de la crue de 1840 à Chalon/S. :

Le barème de Pardé publié en 1941 (échelle du pont St Laurent équivalent à Port Villiers) Les courbes obtenues sont présentées page suivante (Fig 2.3.1a ). Il ressort qu’une incertitude forte existe pour l’estimation des débits au-delà de 6.5m, liée notamment à l’impossibilité de tarer la Saône à cet endroit (une grande partie de la crue contourne la station).

H échelle (m) Débit (m3/s)bareme Pardé 2.0 360

1941 3.0 5404.0 8205.0 13106.0 21007.0 30507.5 3600

Crues H échelle (m) Débit (m3/s) Producteurs2001 6.76 2600 DIREN

Ech Port Villiers1983 6.91 2950 SOGREAH1983 6.91 2700 CNR1840 7.28 3380 PARDE 19421840 7.28 3240 Parde 1925

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 16

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 6.50 7.00 7.50

Bareme SNS publié en 1986 1983 Sogreah1998 à 2950 m3/s

H en 1840 (7.28m) 1983-Estimation CNR en 1995 (2700 m3/s)Estimation Pardé (3240 m3/s) Estimation Pardé 1925

Pardé 1942

Débit (m3/s)

Hauteur (m)

Fig 2.3.1a : Lois hauteur-débit à l’échelle de Chalon (Ancienne dite Port Villiers)

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 17

Pour l’échelle de la DIREN (nouvelle échelle), on dispose du barème actuellement utilisé par le Service d’Annonce de Crues.

Fig 2.3.1b : Lois hauteur-débit à l’échelle de Chalon (Nouvelle depuis 1989)

Echelle de Chalon "Port Fluvial" (nouvelle DIREN)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0

hauteur (m)

débi

t en

m3/

s

Bareme SPC Cote à l'échelle DIREN

CT utilisée par le SPC

(m3/s)1.89 49.51.91 1171.94 1661.97 2032.04 2692.18 3712.28 4242.38 4722.45 5002.54 5232.86 6053.21 6883.44 7464.12 9074.78 10705.11 11705.58 13605.86 14906.10 16306.38 18106.46 18806.60 20206.76 21706.90 23307.18 26207.20 26407.31 27507.73 3250

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2.3.2 Echelle de Mâcon A Mâcon, on dispose des données suivantes :

Série des hauteurs et débits estimés en 1986 par le SNRS (Série 1921 à 1983) Les estimations publiées par la DIREN pour des crues plus récentes :

Au-delà de 7 mètres, aucune estimation de débits n’existe. L’extrapolation rapide par une droite de la courbe jusqu’à la hauteur de 8.05 (niveau atteint en 1840) donnerait une valeur entre 3700 et 3900 m3/s (cf fig 2.3.2).

2.3.3 Echelle de Couzon (barrage) Au barrage de Couzon (échelle aval), on dispose des données suivantes (cf fig 2.3.3) :

Barèmes du SPC ; depuis 2001, un nouveau barème est utilisé :

Séries publiées par le SNRS en 1986 suivant différentes lois H/Q à travers les périodes de 1922 à 1983.

H échelle (m) Débit (m3/s) Producteurscrue2001 6.54 2520 DIREN2006 5.01 1700 DIREN2004 5.24 1800 DIREN1955 6.95 2890 SNS 19861840 8.05

Cote à l'échelle DIREN

CT utilisée par le SPC depuis le

01/01/2001

CT depuis le

01/01/19901.90 01.93 401.95 682.00 1072.05 1402.10 1682.20 2222.30 2692.47 3403.00 548 5503.90 875 8685.90 1600 15906.90 1970 19557.40 2175 21407.90 2390 23258.40 2620 25138.90 2860 27009.40 31009.90 3360

Zéro échelle CNR : 160.20 IGN1969Zéro échelle DIREN : 160.31 IGN1969

COUZON

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Macon

0200400600800

1000120014001600180020002200240026002800300032003400360038004000

3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0 7.2 7.4 7.6 7.8 8.0 8.2

Hauteur (m)

Déb

it (m

3/s)

série publié par le SNS en 1986 estimation pour crues récentes (DIREN)

bareme ressortant de crues récentes

Fig 2.3.2 : Lois hauteur-débit à l’échelle de Macon

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Echelle de Couzon

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 9.5 10.0 10.5série publiée par le SNS en 1986 d'après autre annuaire

série publiée par le SNS en 1986 d'après annuaires Sogreah

barême utilisé depuis 2001

bareme utilisé depuis 1990

Débit (m3/s)

Hauteur (m)

Fig 2.3.3 : Lois hauteur-débit à l’échelle de Couzon (Aval barrage)

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2.3.4 Echelle de Trévoux A Trévoux, on dispose des données suivantes :

Barème publié par Pardé :

600800

100012001400160018002000220024002600280030003200340036003800400042004400

3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5

Hauteur(m)

Déb

it (m

³/s)

tarages réalisés entre 1880 et 1920 Pardé 1921 Pardé 1941

Les couples Hauteur-Débit à Trévoux pour des crues plus récentes, le débit à Trévoux

étant supposé égal au débit à Couzon. Le débit à Couzon est calculé à partir de la courbe de tarage utilisé par le Service de Prévision de Crue (les deux versions de la courbe sont considérées).

Crue H trevoux Q couzon (CT2001) Q couzon (CT1990) 2006 3.94 1770 1762 1995 4.15 1855 1865 2004 4.27 1937 1955 1999 4.54 2064 2050 1970 6.52 2220 2325 1982 5.50 2356 2335 1983 5.65 2533 2390 1981 5.65 2550 2395 2001 5.64 2639 2528

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600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2 4.4 4.6 4.8 5.0 5.2 5.4 5.6 5.8 6.0 6.2 6.4 6.6 6.8 7.0

Hauteur(m)

Déb

it (m

³/s)

Débits - barême SPC 2001 Débits - barême SPC 1990 Barême Pardé 1941

Fig 2.3.4 : Couple Hauteur-Débit à l'échelle de Trévoux pour les crues récentes

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3 HYDROLOGIE DES AFFLUENTS Le modèle est alimenté par une cinquantaine d’apports affluents listés à la suite ; un plan de situation des bassins versants correspondant est joint au rapport et le profil en long des surfaces drainées cumulées est présenté page suivante. Les plus gros apports sont de l’amont vers l’aval :

Nom du BV Surface en km2 PK Modele

Thalie 98.9 202.980Corne 213.8 203.000

La Grosne 1196.5 214.000La Seille 2288.5 235.300

la Reyssouze 494.7 245.000La Mouge 143.8 248.000La Veyle 673.4 264.700

La Denante (Petite Grosne) 136.6 264.800La Mauvaise 61.6 274.350

La Chalaronne 342.8 278.500L'Ardière 154.2 286.200

La Vauxonne 110.9 289.500L'Azergues 885.9 306.800

3.1 STATIONS HYDROMETRIQUES SUR AFFLUENTS

Sur les affluents de la Saône à l'aval de Chalon, des données ont été recueillies sur 10 stations de mesure. Les caractéristiques de ces stations sont récapitulées dans le tableau ci-dessous.

Rivière Station Surface du bassin versant

Données disponibles

Thalie la Loyère 55 km² 1990 - 2006

Grosne Sercy 332 km² 1999 - 2006

Seille Louhans 1816 km² 1993 - 2006

Reyssouze Bourg-en-Bresse 130 km² 1983 - 2006

Veyle Biziat 490 km² 1990 - 2006

Denante Davayé 11.1 km² 1987 - 2006

Chalaronne Chatillon 175 km² 1982 - 2006

Ardières Beaujeu 54.5 km² 1969 - 2006

Morgon Villefranche 68 km² 1987 - 2006

Azergues Lozanne 792 km² 1964 - 2006

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3.2 METHODE D’ESTIMATION DES HYDROGRAMMES DE CRUE SUR LES AFFLUENTS

Les hydrogrammes de crues des affluents modélisés sont extrapolés des mesures des stations recensées dans le paragraphe précédent. Pour cela chaque bassin versant a été associé à une station de mesure représentative. L'hydrogramme est alors extrapolé de celui de la station associée suivant la formule suivante :

( ) )(tQattQ stataff ×=Δ+

avec ( )ttQaff Δ+ , débit de l'affluent à l'instant t+Δt

( )tQstat , débit mesuré à la station à l'instant t

a, coefficient représentant le rapport des surfaces des bassins versants : α

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

stat

aff

SS

a

Δt, décalage de l'hydrogramme égale au temps de propagation de la crue entre la station de mesure et le point d'injection de l'hydrogramme. Pour le calcul du temps de propagation, nous avons supposé que la vitesse moyenne des affluents en crue est de 1 à 2 m/s.

Le coefficient α est pris généralement égal à 0.8, valeur utilisée pour des bassins versants "classiques" en l'absence de mesures. Il a été ajusté à 0.6 pour les affluents de rive gauche provenant de la Bresse et des Dombes : la Reyssouze, la Veyle et la Chalaronne, dont les caractéristiques sont particulières. Le cas de la Seille est traité différemment puisqu’il a été décidé en cours de calage de modéliser la plaine de Seille à partir de Louhans. Rq : La valeur de 0.6 pour la Seille est tirée d'une étude réalisée pour le syndicat de la Basse Seille en 1990 : "Schéma D'aménagement du bassin versant de la Basse Seille – Article II, Etude hydrologique - Beture Setame, octobre 1990". Elle a été déterminée par une analyse des débits des crues historiques de la Seille entre la station de Louhans (bassin versant de 1766 km²) et celle de Ste-Usage (bassin versant de 790 km²). On trouvera en annexe 5 le détail de la reconstitution des apports pour les crues de calage.

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Profil en long des surfaces cumulées des bassins versants de Chalon/S jusqu'à Couzon

20000

21000

22000

23000

24000

25000

26000

27000

28000

29000

30000

175185195205215225235245255265275285295305315distance (km)

Surf

ace

(km

2)

Aze

rgue

s

Vey

le

Rey

ssou

ze..

Sei

lle.

Gro

sne

Thal

ie-C

orne

..

Cha

laro

nne.

ChalonTournus

Macon

Couzon

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Nom du BV Surface en km2 PK Modele Surface cumulée en km2 Stations hydrométriques sur affluents

175.0 21082 à l'entrée de Chalon/S.1 Thalie 98.9 203.0 21181 La Loyère 55 km22 Corne 213.8 203.0 213953 ru des Prés 43.5 210.0 214384 La Grosne 1196.5 214.0 22635 Grosne à Joligny 332 km25 BV16 13.5 218.0 226486 la Noue-la Tenare 166.9 219.0 228157 la Siarde 30.9 223.0 228468 La Natouze 75.5 225.0 229219 Moulin St Bernard 55.4 227.0 22977

10 BV19 15.2 231.0 2299211 La Seille 2288.5 235.3 25281 Seille à Louhans 1816 km212 BV17 17.7 238.0 2529813 Bief de Longely 43.6 241.0 2534214 BV18 56.0 242.0 2539815 la Reyssouze 494.7 245.0 25893 Bourg-en-Bresse 130 km216 La Mouge 143.8 248.0 2603617 Jutane-Nieuse 21.1 250.0 2605718 BV6 39.4 256.0 2609719 ru de Manziat 49.7 257.8 2614720 Le Virotel 57.5 258.5 2620421 La Veyle 673.4 264.7 2687822 La Denante (Petite Grosne) 136.6 264.8 27014 Veyle à Biziat 490 km223 BV7 6.6 267.0 27021 Davayé 11.1 km224 BV8 11.8 269.0 2703325 l'Arlois 27.2 270.0 2706026 BV14 27.0 270.6 2708727 La Mauvaise 61.6 274.4 2714828 BV15 15.4 275.0 2716429 Bief du Pont de Pierre 17.3 275.5 2718130 la Douby 37.8 277.2 2721931 La Chalaronne 342.8 278.5 27562 Chalaronne à Chatillon 175 km232 le Sarron 33.3 282.0 2759533 BV9 20.6 283.0 2761534 la Callonne 36.0 285.8 2765135 L'Ardière 154.2 286.2 27806 Beaujeu 54.5 km236 La Vauxonne 110.9 289.5 2791737 BV13 17.5 290.0 2793438 BV12 39.3 295.0 2797339 BV2 15.1 295.5 2798840 Marverand 28.0 296.7 2801741 BV11 12.0 297.0 2802942 BV4 33.3 297.5 2806243 Le Morgon 74.7 301.0 28137 Villefranche/S 68 km244 BV22 22.3 303.0 2815945 BV3 9.3 306.0 2816846 L'Azergues 885.9 306.8 29054 Lozan 792 km247 le Formans 90.3 308.0 2914448 les Chanaux 20.2 313.2 2916449 BV21 16.5 314.0 2918150 BV5 19.8 317.0 2920151 BV10 25.7 318.0 2922652 BV20 12.9 319.0 29239

Cumul zone d'étude 8157.2 km2

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3.3 STATISTIQUES DES DEBITS MAXIMUM DE CRUE SUR LES AFFLUENTS AUX STATIONS

Des ajustements statistiques sur les séries de débits maximum aux stations disponibles sur les affluents ont été réalisés et sont synthétisés ci-après. Le détail de ces ajustements sont présentés en annexe 2. Les estimations des débits de crue sont à prendre avec prudence vues les courtes séries de données disponibles sur les affluents. Seules les stations de l'Ardières et de l'Azergues dispose d'une série supérieure à 25 ans, soit respectivement 37 et 42 ans. Statistiques des crues sur les affluents

Surface BV Q10 (m3/s) Q100 (m3/s)La Thalie à la Loyère 55 km2 19 29la Grosne à Joligny 332 km2 81 115la Seille à Louhans 1816 km2 550 780La Chalaronne à Chatillon 175 km2 28 45la Reyssouze à Bourg-en-Bresse 130 km2 34 >50la Veyle à Biziat 490 km2 109 >130la Denante (Petite Grosne) à Davayé 11.1 km2 6.3 9.8l'Ardières à Beaujeu 54.5 km2 20.5 34le Morgon à Villefranche/S 68 km2 18 >24l'Azergues à Lozan 792 km2 246 >550 m3/s

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4 STATISTIQUES DES DEBITS DE CRUE SUR LA SAONE

4.1 CHALON/S.

La série traitée couvre la période 1924-1983 sur laquelle les données sont disponibles de manière continue (publiés par le SNRS en 1986). Les données complètes sont listées en annexe 1 (extrait du document SNRS Janv. 1986 – « Lignes d’eau décennale et centennale de la Saône »). On notera que la série est un peu plus courte (60 valeurs) que celle traitée à Mâcon (86 valeurs) ou Couzon (80 valeurs). L’ajustement sur une loi de Gumbel est satisfaisant et donne les résultats suivants.

STATION : CHALON (SNRS --> 1983 )nombre d' années: 60

à partir de : 1924

PERIODE DE DEBITS IC à 70% IC à 95%RETOUR(ans) (m3/s) (m3/s) (m3/s)

2 1613 ( 1568 _ 1683 ) ( 1523 _ 1763 )5 2055 ( 1980 _ 2160 ) ( 1895 _ 2315 )

10 2348 ( 2228 _ 2488 ) ( 2098 _ 2738 )20 2629 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 050 2992 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0100 3265 ( 3040 _ 3540 ) ( 2805 _ 3916 )200 3537 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0

Années particulières

( T selon Gumbel)DATE DEBITS T (années )

(m3/s) IC 70% T IC 70%

1970 - 6.44 2550 / 16 /

2001 - 6.76 2600 / 18 /2001 - 6.76 2500 / 14 /

1981 - 6.78 2620 / 19 /1982 - 6.80 2650 / 21 /1955 - 6.85 2850 / 34 /1983 - 6.91 2950 / 44 /

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AJUSTEMENT LOI DE GUMBEL SERIE 1924-1983 STATION : SAONE A CHALON

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

periode de retour(années)papier Gumbel

debi

t(m

3/s)

1955

1982

1981

1983

IC95% IC70%

IC70%

IC95%

100

50

1052 200

20

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4.2 MACON

La série traitée couvre la période 1921-2006. Les débits sur la période 1921-1983 sont ceux publiés par le SNRS en 1986 ; au-delà sont repris ceux publiés par la banque Hydro de la DIREN. Les données complètes sont listées en annexe 1. L’ajustement sur une loi de Gumbel est satisfaisant et donne les résultats suivants.

STATION : MACON (SNRS --> 1983 + Banque Hydro)nombre d' années: 86

à partir de : 1921

PERIODE DE DEBITS IC à 70% IC à 95%RETOUR(ans) (m3/s) (m3/s) (m3/s)

2 1654 ( 1625 _ 1700 ) ( 1592 _ 17405 2012 ( 1962 _ 2078 ) ( 1897 _ 2177

10 2249 ( 2170 _ 2352 ) ( 2080 _ 250020 2476 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 050 2771 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0100 2991 ( 2834 _ 3177 ) ( 2675 _ 3413200 3211 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0500 3501 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0

Années particulières

( T selon Gumbel)DATE DEBITS T (années )

(m3/s) IC 70% T IC 70%

1944 2290 / 11 /1924 2350 / 13 /1970 2360 / 13 /1945 2430 / 17 /1982 2505 / 21 /

20/03/2001 2520 / 22 /12/01/1994 2540 / 24 /

1981 2610 / 30 /1983 2620 / 31 /1955 2890 / 72 /

T100 2991 / 100 /T100+ 200 m3/s 3191 / 187 /T100+ 300 m3/s 3291 / 257 /T100+ 350 m3/s 3341 / 301 /

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AJUSTEMENT LOI DE GUMBEL SERIE 1952-2006 STATION : SAONE A MACON

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

periode de retour(années)papier Gumbel

debi

t(m

3/s)

1955

1981

1994

1983

2001

IC95%

IC70%

IC70%

IC95%

100

50

1052 200

20

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4.3 COUZON

La série traitée couvre la période 1918-1997. Les débits sur la période 1918-1983 sont ceux publiés par le SNRS en 1986 ; au-delà sont repris ceux publiés dans l’étude Globale Rhône publié en 2001. Les données complètes sont listées en annexe 1. L’ajustement sur une loi de Gumbel est satisfaisant et donne les résultats suivants. On notera que pour la crue de 1955, le débit publié en 1986 par le SNRS (3200 m3/s) et très diffèrent de celui lu sur la courbe de tarage utilisé par le SPC en 2001 (3050 m3/s pour 9.24 mètres à l’échelle) ; selon cette estimation, la période de retour de la crue de 1955 est de 80 ans environ, ce qui semble plus réaliste (même période de retour qu’à Mâcon).

STATION : COUZON (Série utilisée en 1986 -SNRS compété de 1984 à 1997 par série étude Globale Rhone)nombre d' années: 80

à partir de : 1918

PERIODE DE DEBITS IC à 70% IC à 95%RETOUR(ans) (m3/s) (m3/s) (m3/s)

2 1759 ( 1730 _ 1808 ) ( 1695 _ 1849 )5 2121 ( 2067 _ 2190 ) ( 2002 _ 2293 )

10 2360 ( 2278 _ 2467 ) ( 2180 _ 2626 )20 2590 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 050 2888 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0100 3111 ( 2947 _ 3303 ) ( 2783 _ 3561 )200 3333 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0500 3626 ( 0 _ 0 ) ( 0 _ 0

années particulières ( T selon Gumbel)

DATE DEBITS T (années )(m3/s) IC 70% T IC 70%

03/03/70 2220 / 6 /26/12/82 2230 / 6 /05/01/24 2340 / 9 /02/02/41 2360 / 9 /24/03/37 2370 / 10 /13/01/94 2384 / 10 /23/12/81 2390 / 10 /02/06/83 2390 / 10 /

1919 2420 / 11 /08/01/36 2420 / 11 /04/12/44 2560 / 18 /05/12/50 2630 / 22 /18/02/45 2800 / 38 /

23/01/55 3200 / 132 / débit publié par sns en 198623/01/55 3050 / 82 / débit d'après bareme SPC de 2001 pour H=9.24 M à l'échelle

2001 2640 / 23 / fourchette de débit suivant le barème utilisé2001 2540 / 17 /

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AJUSTEMENT LOI DE GUMBEL SERIE 1921-1997 STATION : SAONE A COUZON

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

periode de retour(années)papier Gumbel

debi

t(m

3/s)

1919 et 1936

1955

1950

1981

1944

1994

1945

1983

1970

IC95% IC70%

IC70%

IC95%

100501052

20020

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4.4 SYNTHESE DES DEBITS STATISTIQUES SUR LA SAONE

L’ajustement de Gumbel semble satisfaisant sur toutes les stations, ce qui est attendu pour un si grand bassin versant.

4.5 SYNTHESE POUR LES CRUES DE 1955, 1970, 1981, 1982, 1983 ET 2001

Les débits estimés pour les crues historiques récentes de la vallée sont récapitulés dans le tableau ci-dessous :

Profil en long des débits

1000

1500

2000

2500

3000

3500

200210220230240250260270280290300310320distance (km)

Déb

it (m

3/s)

Aze

rgue

s

Vey

le

Rey

ssou

ze.

Sei

lle

Gro

sne Th

alie

-C

orne

...

Cha

laro

nne

ChalonTournusMaconCouzon

decennale

centennale

incertitude des estimations (ic à 70%)

PERIODE DE CHALON MACON COUZONRETOUR

2 ans 1613 1654 17595 ans 2055 2012 2121

10 ans 2348 2249 236020 ans 2629 2476 259050 ans 2992 2771 2888

100 ans 3265 2991 3111200 ans 3537 3211 3333500 ans 3895 3501 3626

Débit en m3/s

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Pour les crues de 1955, 1970, 1981,1982, 1983 et 2001, on obtient les estimations suivantes : 1955 : La crue déjà formée à Chalon, grossit fortement jusqu’à Mâcon puis se stabilise. 1970 : La crue est de période de retour homogène jusqu’à Mâcon puis décroît fortement vers Lyon (apports moindre des affluents aval : Veyle – Azergues,…) 1981 : Crue très hétérogène. 1982 et 1983 : Comparables dans leurs typologie à celle de 1970, ces crues sont est de période de retour homogène jusqu’à Mâcon puis décroissent fortement vers Lyon (apports moindre des affluents aval : Veyle – Azergues,…). Pour la crue de 1983, le débit à Chalon donné à 2950 m3/s est sans doute surestimé ; une estimation à 2700 m3/s paraît plus réaliste. 2001 : Crue très homogène sur le bassin versant – Peut être qualifiée de vingtennale de Chalon jusqu’à Lyon. Le régime des pluies influence fortement l’hydrologie de la Saône entre Chalon/S. et Lyon et explique l’hétérogénéité du régime des crues pour certains épisodes parmi lesquels en tout premier lieu la crue de 1840 (cf. §7) ; par ailleurs les pointes de crues formées à Chalon bénéficient d’un fort phénomène d’amortissement dans la plaine inondable très large jusqu’à Mâcon, ce qui explique la décroissance des débits de pointes entre ces deux villes si la pluie ne vient pas recharger le cours d’eau.

Chalon Macon Couzon

Débit Période de

retour statistique

Débit Période de

retour statistique

Débit Période de

retour statistique

1955 2855 m3/s 34 ans 2890 m3/s 72 ans 3050 m3/s 82 ans

1970 2550 m3/s 16 ans 2360 m3/s 13 ans 2220 m3/s 6 ans

1981 2620 m3/s 19 ans 2610 m3/s 30 ans 2390 m3/s 10 ans

1982 2650 m3/s 21 ans 2505 m3/s 21 ans 2230 m3/s 6 ans

1983 2700 m3/s 23 ans 2620 m3/s 31 ans 2390 m3/s 10 ans2950 m3/s 44 ans 2740 m3/s 45 ans 2620 m3/s 24 ans

2001 2590 m3/s 18 ans 2520 m3/s 22 ans 2540 à 2640 m3/s 17-23 ans2490 m3/s 14 ans

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5 LES BARRAGES DE NAVIGATION ET LES PONTS

5.1 BARRAGE D’ORMES

Equipé de 3 passes de 35 mètres avec un seuil à la cote 167.25, ce barrage est exploité à la cote de retenue normale de 172.05 (soit 4.5 m à l’échelle) et concerne une retenue de 59 km. Les relevés aux échelles amont et aval pour une gamme de crue importante montre que la perte de charge résiduelle en crue est faible et constante. Le barrage a été modélisé par un seuil de 105 mètres de large calé à la cote de 167.25, muni d’un déversoir parallèle de 140 mètres de long à la cote 172.05 Les coefficients de seuil ont été ajustés afin de retrouver les pertes de charge observée lors des crues historiques, récapitulées en annexe 8. Les pertes de charge calculées par le modèle pour le barrage d'Ormes sont données dans le tableau ci-après.

Crue Débit à Chalon Perte de charge

Janvier 2004 1770 m³/s 0.02 m

Mars 2001 2500 m³/s 0.07 m

Type 1840 3250 m³/s 0.05 m

5.2 BARRAGE DE DRACE

Equipé de 3 passes de 35 mètres avec un seuil à la cote 164.65, ce barrage est exploité à la cote de retenue normale de 169.45 (soit 4.55 m à l’échelle) et concerne une retenue de 57 km. Il comporte également un seuil fixe de 140 mètres calé à la cote de 169.45. En période de crue, un abaissement préventif de 25 cm est réalisé lorsque l'une des conditions suivantes est observée :

hauteur dépassant 1.8m à l'échelle de Mâcon correspondant à un débit de l'ordre de 950m³/s,

hauteur dépassant 3m à l'échelle du Doubs à Besançon correspondant à un débit de 160m³/s,

abaissement préventif du barrage d'Ormes correspondant à un débit de l'ordre de 500m³/s.

Le barrage a été modélisé par trois seuils : un seuil de 105 mètres calé à la cote 164.65 représentant le barrage mobile, un seuil de 140 mètres calé à la cote 169.45 représentant le seuil fixe, un seuil de 65 mètres calé à la cote 171.40 représentant l'écluse et les bords de

l'ouvrage. Les consignes d'abaissement préventif du barrage ont été intégrées au modèle. Les coefficients de seuil ont été ajustés afin de retrouver les pertes de charges observées lors des crues historiques, récapitulées en annexe 8.

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Les relevés aux échelles amont et aval pour une gamme de crue importante montre que la perte de charge résiduelle en crue s’élève à 26-28 centimètres pour une gamme de débit allant de 1500 à 2000 m3/s. Pour des débits supérieurs à 2500 m³/s, la disparité des mesures est forte, ne permettant pas de déduire une tendance. Les pertes de charge calculées par le modèle pour le barrage de Dracé sont données dans le tableau ci-après.

Crue Débit à Mâcon Perte de charge

Janvier 2004 1800 m³/s 0.18 m

Mars 2001 2510 m³/s 0.09 m

Type 1840 3800 m³/s 0.06 m

5.3 BARRAGE DE COUZON

5.3.1 Modélisation du barrage Equipé de 4 passes de 35 mètres avec un seuil à la cote 161.45, ce barrage est exploité à la cote de retenue normale de 166.35 et concerne une retenue de 45 km. En période de crue, à partir de 500 m³/s, un abaissement préventif du barrage est réalisé, de 30 cm à 500 m³/s, jusqu’à 50 cm à 900 m³/s ; au-delà le barrage est totalement abaissé. Ces abaissements de clapets ont lieu environ 3 heures après la manœuvre de baisse du barrage de Dracé ; en décrue les clapets ne sont remontés que 2 à 3 jours après la redescente du débit au-dessous de la limite de 900 m3/s pour permettre une évacuation plus rapide du champ d’inondation. Le barrage a été modélisé par un deux seuils

un seuil de 140 mètres calé à la cote 161.45 représentant le barrage mobile, un seuil de 135 mètres calé à la cote 167.70 représentant l'écluse et les bords de

l'ouvrage. Les consignes d'abaissement préventif du barrage ont été intégrées au modèle. Les coefficients de seuil ont été ajustés afin de retrouver les pertes de charges observées lors des crues historiques, données en annexe 8.

Les relevés aux échelles amont et aval pour une gamme de crue importante montre que la perte de charge résiduelle en crue s’élève à 28-42 centimètres pour une gamme de débit allant de 1600 à 2600 m3/s, puis semble décroître (ouvrage complètement noyé). Les pertes de charge calculées par le modèle pour le barrage de Couzon sont données dans le tableau ci-après.

Crue Débit à Couzon Perte de charge

Janvier 2004 1900 m³/s 0.36 m

Mars 2001 2540 m³/s 0.28 m

Type 1840 4050 m³/s 0.19 m

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5.3.2 Condition limite aval du modèle La condition limite aval du modèle est la courbe de tarage de l'échelle aval du barrage (échelle gérée par la Diren). Elle a été extrapolée linéairement pour les débits supérieurs à 3700 m³/s.

Cote aval (mNGF)

Débit à Couzon (m³/s)

162.21 0 162.24 40 162.26 68 162.31 107 162.36 140 162.41 168 162.51 222 162.61 269 162.78 340 163.31 548 164.21 875 166.21 1600 167.21 1970 167.71 2175 168.21 2390 168.71 2620 169.21 2860 169.71 3100 170.21 3360 170.43 3470 170.92 3680 172.37 4300

1.50

2.50

3.50

4.50

5.50

6.50

7.50

8.50

9.50

10.50

11.50

12.50

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500

débit à Couzon (m³/s)

haut

eur à

l'éc

helle

ava

l (m

)

161.81

163.81

165.81

167.81

169.81

171.81

cote

à l'

éche

lle a

val (

mN

GF-

IGN

69)

Courbe de tarage de l'échelle aval du barrage de Couzon

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5.4 LES PONTS : ESTIMATION DES PERTES DE CHARGES SINGULIERES

Les pertes de charge induites par les ponts sur la Saône sont calculées par la méthode du Bureau of Public Roads des USA détaillée ci après.

gVKh2

2

×=Δ avec V : vitesse moyenne dans la section rétrécie sous un

tirant d'eau égale à celui de l'écoulement non perturbé

sepb KKKKK Δ+Δ+Δ+= Kb est le coefficient de base calculé à partir d'abaque et fonction du coefficient d'obstruction M et de la forme des culées. Le coefficient M est approché par le rapport entre la section rétrécie sous l'ouvrage et la section du lit mineur du cours d'eau au droit de l'ouvrage. Pour les ponts de la Saône, les culées ne rétrécissent pas la section du lit mineur. Ce terme est donc nul. ΔKp est le coefficient correcteur rendant compte de l'effet d'obstruction dû aux piles. Il est donné par la formule ci-après.

KK p Δ×=Δ σ Avec σ : coefficient d'obstruction des piles égal au rapport de la section des piles sur un plan perpendiculaire aux écoulements et de la section rétrécie projetée perpendiculairement à l'écoulement

ΔK : coefficient calculé par des abaques et fonction du coefficient d'obstruction des piles et des formes des piles

ΔKe est le coefficient correcteur rendant compte des effets de l'excentricité du pont par rapport au lit du cours d'eau. Pour les ponts de la Saône ce terme est nul. ΔKs est le coefficient correcteur rendant compte de l'effet induit par le décalage entre l'axe du pont et l'axe des écoulements. Il est déduit d'abaque à partir du coefficient d'obstruction M et de l'angle entre l'axe du pont et l'axe des écoulements. Pour les ponts de la Saône ce terme est considéré comme nul. Les calculs de pertes de charges des ponts de la Saône à l’aval de Mâcon prises en compte dans la modélisation sont détaillés en annexe 4. Ils ont été établis à partir de la géométrie des ouvrages présentés dans le cahier séparé et des résultats de calage donnant hauteurs d’eau et vitesses.

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6 CALAGE DU MODELE

6.1 PRINCIPE DU CALAGE

Le calage du modèle consiste à retrouver par le calcul les hauteurs d’eau observées entre Chalon/Saône et le barrage de Couzon pour des crues réelles pour lesquelles on dispose de données observées et mesurées.

6.1.1 Crues de calage Deux crues historiques ont été exploitées dans la phase de calage du modèle :

la crue de mars 2001, crue forte récente pour laquelle les données disponibles sont plus nombreuses,

la crue de janvier 2004, crue récente faiblement débordante.

La crue historique de mai-juin 1983 a été exploitée dans un second temps pour valider le calage obtenu sur les deux premiers évènements. Pour la crue de 1983, seuls les hydrogrammes de la Chalaronne et de l'Ardière sont disponibles, ainsi que le début de la montée de la crue de l’Azergues dont on connaît également la date du pic (17 mai) ainsi que la valeur de la pointe à 495 m3/s estimé dans le cadre d’une étude spécifique (« Etude d’inondabilité – Définition de l’aléa – GEO+ -Nov2000 pour DDE69). Il est donc nécessaire de reconstituer les hydrogrammes des affluents pour exploiter cette crue pour le calage du modèle, ce qui implique des incertitudes fortes, notamment sur les grands apports amont (Seille,…). Pour les crues historiques encore antérieures à celle de 1983, les données disponibles sur les affluents sont encore plus rares ; notamment pour la crue de 1955, plus forte crue de la Saône aval du 20ème siècle, nous ne disposons d'aucun hydrogramme d'affluent ; Il n'est donc pas possible de réaliser un calage sur cette crue. Le calage du modèle a donc essentiellement été réalisé sur la crue de mars 2001, pour laquelle nous disposons de tous les hydrogrammes des stations des affluents excepté celui de la Grosne, de nombreuses laisses de crue tant en lit mineur qu'en lit majeur sur l'ensemble du secteur et de l'emprise de la zone inondée sur une partie importante du linéaire étudié. D'autre part la crue de mars 2001 est une crue fortement débordante, mettant en eau une bonne partie du champ d'expansion de crue de la Saône. Nous pouvons donc sereinement considérer que les conditions d'écoulements de cette crue sont proches de celles de crues plus fortes, type 1955, 1982, 1982 ou 1983, en ce qui concerne la sollicitation quasi totale de la plaine inondable. Néanmoins le calage du modèle a été vérifié avec la crue de mai-juin 1983 pour laquelle les hydrogrammes des affluents ont été reconstitués au mieux à partir des données disponibles. Le calage du modèle a également été vérifié aux échelles intermédiaires sur la crue de janvier 2004, crue plus modeste et faiblement débordante.

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6.1.2 Sous-modèles Afin de réduire les temps de calcul et de simplifier les opérations de calage, le modèle a été scindé en deux sous modèles :

sous modèle amont de Chalon à Mâcon Sud (pont TGV), sous modèle aval de Mâcon Sud (pont TGV) au barrage de Couzon.

Le sous modèle aval est calé en premier lieu afin de disposer d'une condition limite aval fiable pour le sous modèle amont.

6.2 CALAGE DU SOUS MODELE AVAL MACON-COUZON

6.2.1 Crue de calage ; mars 2001

6.2.1.1 Hydrologie

Hydrogrammes sur la Saône L'hydrogramme de la crue à Mâcon, issu des données de la station limnigraphique, nous a été fourni par la DIREN. L'hydrogramme à Couzon a été reconstitué à partir des données de l'échelle aval du barrage et de la courbe de tarage utilisée par le Service de la Navigation. Deux courbes de tarage nous ont été transmises. La première date de 1990. Elle a été ajustée en 2001, revoyant à la hausse les débits pour les hauteurs supérieures à 3m90. Nous avons conservé la première datant de 1990, car le volume de la crue de mars 2001 calculé à partir de cette courbe est plus cohérent avec le volume de la crue à Chalon et Mâcon et les volumes calculés des affluents. La courbe de tarage de 2001 semble surestimer le débit de la crue de 2001.

Temps en h

Débit en m3/s

TOURNUS TOURNUS PUBLIE CHALONCOUZON1 COUZON2 MACON

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480 504 528 552 576 600 624 648 672 696 720 744 768 792 816 840 864 8880

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

Couzon suivant

les 2 barèmes

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Hydrogrammes des affluents Les hydrogrammes des affluents ont été extrapolés à partir des hydrogrammes mesurés aux stations disposant de données pour la crue de mars 2001 soit :

- la Veyle à Biziat, - la Denante à Davoyé, - la Chalaronne à Chatillon - l'Ardières à Beaujeu, - le Morgon à Villefranche, - l'Azergues à Lozanne.

Un tableau présentant le calcul des hydrogrammes des affluents est présenté en annexe 5.

6.2.1.2 Données de calage

Niveaux d'eau Pour la crue de mars 2001, nous disposons des limnigrammes observés au niveau des échelles de Mâcon, Dracé amont, Dracé aval, Trévoux et Couzon amont. D'autre part nous disposons de levés de laisse de crue, en bordure du lit mineur et en lit majeur, répartis sur l'ensemble du secteur modélisé (source EPTB S&D+SNRS) ; les points manifestement aberrants n’on pas été pris en compte.

Emprise de la crue L'emprise de la crue a été cartographiée et nous a été transmise par le service de la Navigation SNRS de Lyon.

6.2.1.3 Coefficients de rugosité retenus Pour la partie aval, les coefficients de rugosité du lit mineur de la Saône ressortant du calage sont les suivants :

33 de Mâcon à Dracé 37 de Dracé à Trévoux 35 pour le secteur de Trévoux (pk309-314) 31 jusqu’à Couzon

Les coefficients de rugosité du champ d’inondation sont pris à 15 en plaine, 10 en zone agglomérée dense et 8 en zone boisée.

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6.2.1.4 Résultats du calage Les résultats du calage sont présentés sous forme graphique pages suivantes :

Reconstitution des limnigrammes de Dracé (amont-aval), Trévoux et Couzon (amont-aval)

Profil en long de la ligne d’eau entre Mâcon et Couzon Reconstitution de la courbe de tarage à Trévoux

Précision au maximum de la crue :

Barrage de Dracé : amont 0 cm, aval +4 cm Trévoux : -7 cm Barrage de Couzon : amont +3 cm, aval +3 cm Moyenne des écarts sur 75 points nivelés dans la vallée : 12 cm

La cartographie annexée superposant la limité observée au maximum de la crue et la limité de l’inondation calculée monte par ailleurs la bonne adéquation entre le calcul et la réalité. Tant en terme de niveaux que de propagation, le modèle reconstitue correctement la crue de mars 2001.

Courbe de tarage à Trévoux

168

168.2

168.4

168.6

168.8

169

169.2

169.4

169.6

169.8

170

170.2

170.4

170.6

170.8

171

1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600

débit (m³/s)

cote

(mN

GF)

Mars 2001 modélisée

échelle

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Hydrogrammes d'entréesMacon

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesVeyle Denante Chalaronne ArdièreMorgon Azergue

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

débi

t (m

³/s)

Limnigramme de Dracémesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

166.0

167.0

168.0

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

cote

(mN

GF) Limnigramme de Trevoux

mesure modele

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

166.0

167.0

168.0

169.0

170.0

171.0cote

(mN

GF)

Limnigramme de Couzonmesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

162.0

163.0

164.0

165.0

166.0

167.0

168.0

169.0

cote

(mN

GF) Propagation de la crue

Macon Couzon modele Couzon mesure

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Mars 2001

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007m01.mst

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168.5

169

169.5

170

170.5

171

171.5

172

172.5

173

173.5

174

174.5

175

260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325

pk (km)

cote

(mN

GF)

echelle laisse EPTB

laisse SNRS mars 2001 modélisée

Macon

Dracé

Trévoux

Couzon

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6.2.2 Crue de calage : janvier 2004

Les résultats du calage sont présentés sous forme graphique pages suivantes :

Reconstitution des limnigrammes de Dracé (amont-aval), Trévoux et Couzon Profil en long de la ligne d’eau entre Mâcon et Couzon Reconstitution de la courbe de tarage à Trévoux

Précision au maximum de la crue :

Barrage de Dracé : amont -9 cm, aval +1 cm Trévoux : -7 cm Barrage de Couzon : amont -8 cm, aval +1 cm

Ce calcul permet de vérifier que le calage proposé pour la crue de mars 2001 est confirmé pour une crue plus faible.

Courbe de tarage à Trévoux

168

168.2

168.4

168.6

168.8

169

169.2

169.4

169.6

169.8

170

170.2

170.4

170.6

170.8

171

1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600

débit (m³/s)

cote

(mN

GF)

Janvier 2004 modélisée

crue historique

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 47

Hydrogrammes d'entréesMacon

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesVeyle Denante Chalaronne ArdièreMorgon Azergue

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

10

20

30

40

50

60

70

80

90

débi

t (m

³/s)

Limnigramme de Dracémesure amont mesure aval modele amontmodele aval

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

166.0

167.0

168.0

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Trevouxmesure modele

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

166.0

166.5

167.0

167.5

168.0

168.5

169.0

169.5

170.0cote

(mN

GF)

Limnigramme de Couzonmesure amont mesure aval modele amontmodele aval

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

162.0

162.5

163.0

163.5

164.0

164.5

165.0

165.5

166.0

166.5

167.0

167.5

168.0

cote

(mN

GF)

Propagation de la crueMacon Couzon modele Couzon mesure

96 192 288 384 480 576 672 768 864 960 1056 1152temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Janvier 2004

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007j04.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 48

Macon

Dracé

Trévoux

Couzon

166.5

167

167.5

168

168.5

169

169.5

170

170.5

171

171.5

172

172.5

173

173.5

174

260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325

pk (km)

cote

(mN

GF)

echelle Janv. 2004 modele

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 49

6.2.3 Crue de validation : mai-juin 1983

6.2.3.1 Hydrologie

La Saône à Mâcon Nous disposons de l'hydrogramme de crue de la Saône à Mâcon, via la banque Hydro. Le débit de pointe de la crue y est donné à 2740m³/s. L'étude du SNRS « Lignes d’eau décennale et centennale de la Saône de Janvier 1986 » estime ce débit de pointe à 2620m³/s. La modélisation de la crue a donc été réalisée pour deux hydrogrammes de crues.

La Saône à Couzon Les estimations du débit de pointe à Couzon varient entre 2390m³/s (Banque Hydro) et 2650m³/s (SNRS 1986). Les courbes de tarage utilisées par le SPC donnent des valeurs de 2390m³/s pour la courbe utilisée à partir de 1990 et 2530m³/s pour la courbe utilisée depuis 2001.

Les affluents Nous disposons des hydrogrammes de la Chalaronne et de l'Ardières. Pour l'Azergues seul le début de l'hydrogramme est disponible jusqu'au 17 mai lorsque le débit a rapidement augmenté. Le débit de pointe de la crue a néanmoins été estimé à 495 m3/s (Etude Geo+ - nov2000 – DDE69). L'hydrogramme a été reconstitué en se basant sur la forme de l'hydrogramme de l'Ardières. De même les hydrogrammes de la Veyle et du Morgon ont été extrapolés respectivement des hydrogrammes de la Chalaronne et de l'Ardières en considérant un débit de pointe de période de retour de 5ans. Les hydrogrammes des autres affluents ont été construits à partir des hydrogrammes de la Chalaronne, de l'Ardières suivant la méthode décrite au paragraphe 3.2.

hydrogramme issu de la Banque Hydro Qp=2740m³/s

extrapolation pour Qp=2620m³/s (Estimation SNRS)

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 50

6.2.4 Précisions du calage Les résultats du calage sont présentés dans les pages suivantes. Un débit de pointe autour de 2620m³/s à Mâcon semble plus réaliste vis-à-vis de la courbe de tarage à Mâcon obtenue par le modèle calé et des apports des affluents aval :

2620m³/s à Mâcon donne 2630m³/s à Couzon, valeur comprise dans l'intervalle des estimations proposées antérieurement;

2740m³/s à Mâcon donne 2750m³/s à Couzon, valeur au dessus de la fourchette des estimations proposées antérieurement ;

La ligne d’eau à 2620 m3/s (à Macon) apparaît correctement calée par rapport aux laisses de crue disponibles sur la vallée. La précision au maximum de la crue, pour un débit de pointe de 2620m³/s à Mâcon est la suivante :

Barrage de Dracé : amont -9 cm, aval +5 cm ; Trévoux : +5 cm ; Barrage de Couzon : amont +18 cm, aval +29 cm ; Moyenne des écarts sur 30 points nivelés dans la vallée : 15 cm.

Au niveau de Couzon le modèle aboutit à des niveaux d'eau légèrement surestimés alors que jusqu’à Trévoux il est cohérent avec les laisses de crue. Cela pourrait s'expliquer par un débit en Saône un peu surestimé sur sa partie terminale et Il est alors légitime de se demander si le débit de pointe de l'Azergues, sur lequel nous nous sommes basé pour reconstituer l'hydrogramme n'a pas été surestimé (495 m3/s ?).

Courbe de tarage à Trévoux

168

168.2

168.4

168.6

168.8

169

169.2

169.4

169.6

169.8

170

170.2

170.4

170.6

170.8

171

171.2

171.4

1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 2300 2400 2500 2600 2700 2800

débit (m³/s)

cote

(mN

GF)

Mai 83 - Macôn 2620m³/s

crues historiques

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 51

Hydrogrammes d'entréesMacon

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesVeyle Chalaronne Ardière MorgonAzergue

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

20406080

100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500

débi

t (m

³/s)

Limnigramme de Dracémesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

167.0

168.0

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Couzonmesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

163.0

164.0

165.0

166.0

167.0

168.0

169.0

170.0

cote

(mN

GF)

Propagation de la crueMacon Couzon modele Couzon mesure

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Mai 1983 - Mâcon Qp=2740m³/s

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007m83r1.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 52

Hydrogrammes d'entréesMacon

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesVeyle Chalaronne Ardière MorgonAzergue

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

20406080

100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500

débi

t (m

³/s)

Limnigramme de Dracémesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

167.0

168.0

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Couzonmesure amont mesure aval modele amontmodele aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

163.0

164.0

165.0

166.0

167.0

168.0

169.0

170.0

cote

(mN

GF)

Propagation de la crueMacon Couzon modele Couzon mesure

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Mai 1983 - Mâcon Qp=2620m³/s

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007m83r2.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 53

Trévoux

Dracé

Couzon

Macon

168.5

169

169.5

170

170.5

171

171.5

172

172.5

173

173.5

174

174.5

175

260 265 270 275 280 285 290 295 300 305 310 315 320 325

pk (km)

cote

(mN

GF)

echelle laisses EPTB Saone&Doubs laisse SNRS modele (Mâcon 2740m³/s) modele (Mâcon 2620m³/s)

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 54

6.3 CALAGE DU MODELE – SECTEUR CHALON/MACON

6.3.1 Principe Le calage a essentiellement été réalisé sur la crue de mars 2001, crue forte de la Saône dont la période de retour est vingtennale à Chalon et Mâcon. De nombreuses données sont disponibles pour cette crue, à la fois sur les hydrogrammes des affluents, et sur les niveaux d'eau de la Saône. Le calage a été vérifié aux échelles intermédiaires sur la crue de janvier 2004 et validé sur la crue de 1983 pour laquelle il a été nécessaire de reconstruire les hydrogrammes de l’ensembles des apports affluents pour lesquels très peu de données sont disponibles (sauf la valeur du débit maximum estimé de la Grosne, donné à 78m3/s le 17.5.83 et l’hydrogramme de la Chalaronne disponible via la banque Hydro).

6.3.2 Crue de calage : mars 2001

6.3.2.1 Hydrologie de la Saône Les hydrogrammes de la crue à Chalon, Tournus et à Mâcon sont fournis par la DIREN (Banque Hydro) et amènent les commentaires suivants :

- A Chalon, le débit maximum de la crue est donné à 2590 m3/s mais cette valeur n’est pas complètement validée par la DIREN dans la mesure où il existe une incertitude sur la courbe de tarage de Chalon pour les fortes valeurs ; cette valeur est cependant retenue pour le calage,

- Par ailleurs, l'hydrogramme de Tournus publié par la Diren a été rectifié pour une gamme de débit comprise entre 1400 et 2400 m³/s. Il apparaît en effet par comparaison avec les hydrogrammes et des volumes écoulés à Chalon et Mâcon que les débits sont surestimés à Tournus dans la phase de montée la crue comme dans la phase de décrue ; à la montée, ce point est corroboré par la comparaison de l’hydrogramme publié à Tournus et le limnigramme enregistré à l’échelle, dans la mesure où les débits ne restituent pas le méplat des hauteurs enregistrées entre 288h et 360h.

0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 288 312 336 360 384 408 432 456 480 504 528 552 576 600 624 648 672 696 720 744 768 792 816 8400

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

Courbe DIREN à Tournus

Courbe rectifiée proposée

Débit (m3/s)

Temps (h)

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 55

6.3.2.2 Hydrologie des affluents Les hydrogrammes des affluents ont été extrapolés à partir des hydrogrammes mesurés aux stations disposant de données pour la crue de mars 2001 soit :

la Thalie à la Loyère, le Reyssouze à Bourg-en-Bresse, la Denante à Davayé

La Seille est traitée de manière plus spécifique afin de tenir compte d’une part de la possibilité pour la Saône de remonter loin dans la vallée pour les grandes crues et donc de stocker une partie du volume de crue (par exemple, en 2001, la Saône est remontée jusqu’à 18 km en amont de la Truchère), et d’autre part pour représenter de manière plus fine la propagation et l’amortissement de l’onde de crue de la Seille dans son large champ d’inondation, d’en moyenne 1 kilomètre. La vallée de la Seille a donc été modélisée à partir de Louhans à partir des données issues de l’étude « Schéma d’aménagement du bassin versant de la Basse Seille – oct. 1990 » qui donnait un profil en long du fond et des berges ainsi que la capacité du lit avant débordement, soit :

- 150 m³/s entre Louhans et Rancy - 120-150 m³/s entre Rancy et Cuisery - 280 m³/s entre Cuisery et la Truchère

Des sections équivalentes du lit de la Seille ont été construites sur cette base. Les apports en crue sur cet axe sont l’hydrogramme mesuré à Louhans à l’amont du modèle et l’apport de la Sane (292 km2), affluent principal de la Seille sur ce secteur à l’aval de Cuisery, et dont l’hydrogramme est extrapolé de celui de Louhans par la formule suivante : (0.23*Qlouhans-24h). Pour cette crue, le volume écoulé entre Chalon et Mâcon, d’après les courbes DIREN, aurait été de 428 millions de m3. La reconstitution des apports affluents en volumes aboutit à une valeur supérieure de 35 % ; ce point peut laisser penser que l’hydrogramme publié à Chalon soit surestimé. Un tableau présentant le calcul des hydrogrammes des affluents est présenté en annexe 5.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 56

6.3.2.3 Données de calage

Niveaux d'eau Pour la crue de mars 2001, nous disposons des limnigrammes observés au niveau des échelles de Tournus, Chalon, Ormes amont et aval. D'autre part nous disposons de levés de laisse de crue, en bordure du lit mineur et en lit majeur, réparties sur l'ensemble de secteur modélisé (source EPTB S&D +SNRS).

Emprise de la crue Sur le secteur amont Mâcon (Feillens) jusqu’à Couzon, l'emprise de la crue a été cartographiée et nous a été transmis par le Service de la Navigation. Sur le secteur de Chalon à Marnay (16 km environ), l’extension observée de la crue a été cartographiée dans le cadre de l’étude de la gestion du champ d’expansion des crues de la Saône de Verdun/D. à l’aval de Chalon (SMESD – 2002).

6.3.2.4 Condition limite aval Le sous-modèle Chalon-Mâcon s’arrête en réalité au niveau de la ligne TGV au Sud de Mâcon. La condition limite aval de ce sous-modèle est la courbe Hauteur-Débit calculée en ce point par le sous-modèle aval couvrant le tronçon Mâcon Sud-Couzon, sous-modèle calé préalablement ; la forte hystérésis mise en évidence par le modèle aval oblige à retenir une courbe moyenne. On vérifie par la suite que les hauteurs calculées à l’échelle de Mâcon sont correctes.

Courbe H-Q - TGV Sud Macon

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

169.0 169.5 170.0 170.5 171.0 171.5 172.0 172.5 173.0 173.5 174.0 174.5 175.0 175.5 176.0 176.5

crue type 1840 par modèle aval crue de 2001 par modèle aval Loi moyenne retenue

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 57

6.3.2.5 Coefficients de rugosité retenus Sur le secteur Chalon-Mâcon, les coefficients de rugosité du lit mineur de la Saône ressortant du calage sont les suivants :

42 sur le secteur allant de Fleurville à Mâcon 45 de Chalon à Fleurville.

Les coefficients de rugosité du champ d’inondation sont pris à 15 en plaine et identiques au sous-modèle aval pour les zones agglomérées ou boisées. On observe que les coefficients de frottement du lit mineur sont un peu plus élevés comparés à ceux obtenus sur la partie aval (31-37) mais donnent un calage satisfaisant.

6.3.2.6 Résultats du calage

Les résultats du calage sont présentés sous forme graphique pages suivantes :

Reconstitution des limnigrammes à Chalon, Tournus, Mâcon et aux échelles amont et

aval du barrage d’Ormes Profil en long de la ligne d’eau entre Chalon et l’aval de Mâcon Hydrogramme à Mâcon

Précision au maximum de la crue :

Echelle Diren Chalon : + 0 cm Echelle Port Villiers à Chalon : + 6 cm Echelle de Tournus : - 7 cm Barrage d’Ormes : + 7 cm en amont, + 7 cm en aval Echelle de Mâcon : - 3 cm

La moyenne des écarts sur les 62 points de nivellements connus dans la plaine est de 7 cm (maximum +28 cm / minimum -16 cm – Hors points aberrants). La cartographie annexée superposant la limité observée au maximum de la crue lorsqu’elle est connue et la limité de l’inondation calculée monte par ailleurs la bonne adéquation entre le calcul et la réalité.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 58

173.0

173.5

174.0

174.5

175.0

175.5

176.0

176.5

177.0

177.5

178.0

178.519

8

200

202

204

206

208

210

212

214

216

218

220

222

224

226

228

230

232

234

236

238

240

242

244

246

248

250

252

254

256

258

260

262

264

266

échelles crue de 2001 crue de 2001 reconstituée laisses de crue

Z (m)

PK

Macon

Ormes Tournus

Chalon

Pont de Fleurville

Crue de mars 2001

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 59

Hydrogrammes d'entréesChalon injecté 2590 m3/s

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

200

400

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800

1000

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1600

1800

2000

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2600

2800

débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesThalie Grosne Seille à Louhans Seille à la Truchère Reyssouz

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

100

200

300

400

500

débi

t (m

³/s)

Limnigramme d'Ormesmesure amont mesure aval calculé amont calculé aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Tournusmesure calculé

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Chalon et Maconmesure Macon Macon calculé mesure Chalon Chalon calculé

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Propagation de la crueChalon Tournus mesuré Tournus calculé Macon mesuré

Macon calculé18

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768 816 864temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Mars 2001

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007m01avr18.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 60

6.3.3 Crue de calage : janvier 2004

Les résultats du calage sont présentés sous forme graphique pages suivantes :

Reconstitution des limnigrammes à Chalon, Tournus, Mâcon et aux échelles amont et

aval du barrage d’Ormes Profil en long de la ligne d’eau entre Chalon et l’aval de Mâcon Hydrogramme à Mâcon

Précision au maximum de la crue :

Echelle Diren Chalon : - 9 cm Echelle de Tournus : - 15 cm Barrage d’Ormes : + 3 cm en amont, - 1 cm en aval Echelle de Mâcon :+ 6 cm

Ce calcul permet de vérifier que le calage proposé pour la crue de mars 2001 est confirmé pour une crue plus faible.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 61

173.0

173.5

174.0

174.5

175.0

175.5

176.0

176.5

177.0

177.5

178.0

178.5

198

200

202

204

206

208

210

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230

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248

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258

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262

264

266

laisses de crue de mars 2001 echelles de crue - janvier 2004 crue de janvier 2004 reconstituée

Macon

OrmesTournus

Chalon

Pont de Fleurville

Z (m)

PK

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 62

Hydrogrammes d'entrées

Chalon

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesThalie Grosne Seille à LouhansSeille à La Truchère Veyle

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

100

200

300

400

500

débi

t (m

³/s)

Limnigramme d'Ormesmesure amont mesure aval modele amontmodele aval

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

cote

(mN

GF) Limnigramme de Tournus

mesure modele18

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0cote

(mN

GF)

Limnigramme de Chalon et Maconmesure Macon mesure Chalon Macon calculéChalon calculé

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

169.0

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

cote

(mN

GF) Propagation de la crue

Chalon Macon calculé Macon mesuréTournus mesuré Tournus calculé

240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de 2004

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Mai 2007j04ar14.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 63

6.3.4 Crue de validation : mai 1983

Les résultats du calage sont présentés sous forme graphique pages suivantes :

Reconstitution des limnigrammes à Chalon et Mâcon et aux échelles amont et aval du

barrage d’Ormes Profil en long de la ligne d’eau entre Chalon et l’aval de Mâcon sur lequel est reporté les

laisses de crues nivelées pour cette crue provenant de diffèrentes sources (SNRS, EPTB Saône-Doubs)

Hydrogramme obtenu à Mâcon Précision au maximum de la crue :

Echelle ancienne Chalon (Port Villiers) : +10 cm Echelle de Tournus : + 4 cm Barrage d’Ormes : + 12 cm en amont, + 10 cm en aval Echelle de Mâcon : + 1 cm

L’écart entre cotes calculés et cotes observées dans la plaine est de +/-15 cm (hors points aberrants). Remarques sur cette crue Ce calcul a nécessité de faire des hypothèses importantes sur les débits à injecter à Chalon et sur les débits à reconstituer sur les affluents majeurs (Grosne, Corne, Thalie, Seille, Reyssouze,…).

- Compte-tenu du calage réalisé sur les crues de 2004 et 2001, il apparaît que le débit le plus probable à Chalon pour la crue de 1983 est de 2700 m3/s, ce qui est cohérent avec l’estimation réalisée en 1985 par le SNRS,

- Pour la même raison, à Macon, un débit de l’ordre de 2620-2660 m3/s paraît

réaliste et permet un calage très correct sur le tronçon suivant Macon-Couzon, - Les apports des grands affluents ont été ajustés au mieux en fonction des

informations disponibles pour cette crue ; on sait que les affluents amont ont été de faible ampleur, de période de retour 5 (Chalaronne) à 10 ans (Grosne) pour la pluie tombée avant le 17 mai ; la pointe de crue des affluents n’est pas concomitante avec la pointe de crue la plus forte de la Saône formée à Chalon qui survient le 31 mai ; il s’en suit notamment que la forme de la crue à Macon entre le 25 mai et le 6 juin (période entourant la seconde pointe de Saône) est fortement liée aux débits des affluents réagissant au second train de pluies beaucoup plus faible que le 1er survenu avant le 16-17 mai et pour lequel nous n’avons aucune donnée ; ces très fortes incertitudes peuvent expliquer les décalages obtenus dans la forme de l’onde de crue propagée jusqu’à Macon entre le calcul et la réalité.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 64

- A Chalon/Saône, le modèle calé donne une loi hauteur-débit (total en Saône) au niveau de la nouvelle échelle DIREN (pkNav 198.44 – Zéro IGN69 à 170.29), assez cohérente avec le barème utilisé par le Service d’annonce des crues et les résultats obtenus au même point par Sogreah dans les années 80 (modèle Carima), à 10-15 cm près :

0200400600800

100012001400160018002000220024002600280030003200

2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0

H echelle (zero à 170.29)

débi

t (m

3/s)

Bareme Diren Chalon Nouvelle échelle hydra2007 Carima 1980

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 65

173.0

173.5

174.0

174.5

175.0

175.5

176.0

176.5

177.0

177.5

178.0

178.5

198

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214

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224

226

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236

238

240

242

244

246

248

250

252

254

256

258

260

262

264

266

crue de 1983 reconstituée laisses de crue de 1983 nivelées par EPTB SDechelles de crue de 1983 laisses de crue 1983 publiées par SNRS

Macon

Ormes Tournus

Chalon

Pont de Fleurville

Z (m)

PK

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 66

Hydrogrammes d'entréesChalon injecté

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

débi

t (m

³/s)

Hydrogrammes d'entréesThalie Grosne Seille à Louhans Seille à la Truchère Reyssouz

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

100

200

300

400

500

débi

t (m

³/s)

Limnigramme d'Ormesmesure amont mesure aval calculé amont calculé aval

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

171.0

172.0

173.0

174.0

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177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Tournuscalculé

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Limnigramme de Chalon et Maconmesure Macon Macon calculé mesure Chalon Chalon calculé

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

170.0

171.0

172.0

173.0

174.0

175.0

176.0

177.0

178.0

cote

(mN

GF)

Propagation de la crueChalon Macon estimé à l'échelle (2620-2740) Macon calculé

48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672temps (h)

200

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800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

débi

t (m

³/s)

Reconstitution de la crue de Mai 1983 -To le 11 mai

Hydratec - SMSED - 22047 Saône aval - Juillet 2007m83av18.mst

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 67

7 RECONSTITUTION DE LA CRUE DE NOVEMBRE 1840 Les documents historiques suivants ont été consultés :

Pardé : « Le régime du Rhône » - Edition Géocarrefour – Réédition Champion – « Tome IV – Inondation du Rhône et de ses affluents » (CD Rom) « Inondation de 1840 sur le littoral de la Saône et du Rhône » par le docteur P.C.

Ordinaire (1840) « Historique des inondations du Rhône et de la Saône de leurs sources jusqu’à leurs

embouchures en l’année 1840 » (Ed. Dumoulin, Ronet et Sibuet – 1840) Note d’observation statistique sur la crue extraordinaire de la Saône en 1840 par

l’ingénieur J.R. Laval

7.1 ORIGINE DE LA CRUE

La crue de 1840 a été engendrée par une succession d'événements pluvieux d'origine à la fois océanique et méditerranéenne :

• Tout d'abord l'ensemble du bassin versant a été petit à petit saturé par les pluies fréquentes de type océanique qui sont tombées en septembre et octobre. Dans l'ouvrage de Pardé il est mentionné le chiffre de 28 jours de pluie durant ces deux mois.

• Entre le 28 et le 30 octobre (début dans la nuit du 27 au 28), une pluie généralisée plus intense a provoqué les premières crues sur la Saône et ses affluents. Cet événement pluvieux est du à des pluies océaniques renforcées par des pluies de type méditerranéennes apportées par un fort vent de sud ressenti dès le 27 octobre.

• De nouvelles pluies de type méditerranéennes très intenses tombées entre le 1er et le 2 novembre sur la partie aval du bassin versant (« Sud de Chalon ») sont à l'origine du pic de crue sur la Saône.

• Enfin le rebord oriental du Massif Central a été touché le 3 novembre par une nouvelle pluie de type méditerranéenne plus localisée et très violente ; cette dernière aurait essentiellement concernée le secteur de l'Azergues.

D'après le volume de la crue, l'ensemble des pluies tombées entre le 28 octobre et le 4 novembre représente un cumul moyen de 200 à 225 mm sur l'ensemble du bassin versant et de 240 à 250mm sur la Saône aval (Sud de Chalon).

7.2 DONNEES DISPONIBLES SUR LA CRUE

7.2.1 La Saône Le pic de crue a été observé :

à Chalon le 3 novembre à 23h, hauteur à l’échelle 7.29 m à Mâcon le 4 novembre à 23h, hauteur à l’échelle 8.05 m à Trévoux le 5 novembre entre 5 et 15h, hauteur à l’échelle 8.50 m à Lyon le 5 novembre à 10h, hauteur à l’échelle du pont de la Feuillée 8.89 m

Les limnigrammes de la crue à Chalon (ancienne échelle), Tournus, Mâcon, Montmerle, Trévoux et Neuville ont été publiés par Laval (Annuaire de Saône et Loire – 1841) ; la figure

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 68

7.2.1a reporte l’évolution des niveaux à Chalon, Macon et Trévoux , la figure 7.2.1b reporte la marche de la crue jusqu’au Rhône. Les débits de crue ont été estimés par Pardé à deux périodes distinctes :

Dans les années 20, dans le cadre de sa thèse sur le Rhône publiée en 1925, Pardé estime le débit de la crue de 1840 à 3240 m³/s à Chalon et 3800m³/s à Trévoux,

En 1941, Pardé reprend ces travaux et rectifie ses estimations qu’il porte à 3380m³/s à

Chalon et 4300 m³/s à Trévoux ; il évoque pour Mâcon une estimation à 4000 m3/s sans détailler d’argumentaire.

Les hydrogrammes ont été reconstitués à Chalon, Mâcon et Trévoux à l'aide de courbes de tarage proposé par Pardé en 1941 pour les stations de Chalon (correspondant à l’ancienne échelle) et Trévoux. A Mâcon, nous avons reconstitué une courbe de tarage en appliquant la courbe H-Q de 1986 sur le limnigramme historique en supposant un débit maximum à 3900 m3/s. Ces courbes sont présentées figure 7.2.1c.

7.2.2 Les affluents L'ouvrage de Pardé contient également quelques estimations des débits de crue sur les affluents de la Saône :

l'Azergues : 700 m³/s (800l/s/km²) ; la Seille à Louhans : 520m³/s, le maximum de la crue a été observé durant la

journée du 31 octobre ; la Grosne : 200 à 250 m³/s ; les autres affluents : 150 à 200 l/s/km².

L'ouvrage de Maurice Champion donne des éléments complémentaires sur la chronologie de la crue sur d'autres affluents :

Le Cône (petit affluent de la Seille)

L'épisode pluvieux a débuté le 28 octobre à 18h. Dans la journée du 28 octobre un orage important avec des pluies intenses a provoqué les premiers débordements du Cône à 10h. Les inondations se sont prolongées jusqu'au 29 à 12h. Le 29 les pluies se sont à nouveau intensifiées provoquant de nouvelles inondations dans la nuit du 29 au 30. Les journées du 31 octobre et du 1er novembre ont été marquées par des intempéries moins intenses. Elles ont repris le 1er au soir, provoquant un nouveau débordement du Cône le 2 à 2h du matin.

Le Morgon à Villefranche Le Morgon est sorti de son lit pour la première fois le 29 octobre. Le pic de crue a été atteint dans la nuit du 1er au 2 novembre.

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 69

Fig 7.2.1a : Limnigrammes historiques aux échelles sur le tronçon Chalon-Couzon (données : Ingénieur Laval)

2

3

4

5

6

7

8

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0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

haut

eur (

m)Chalon Macon Trevoux

1er train de pluie 28 au 30 octobre

2eme train de pluie 1er au 2 novembre

3eme pluie du 3 novembre

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 70

Fig 7.2.1b : Limnigrammes historiques aux échelles sur le tronçon Macon-Beaucaire (données Pardé)

HYDRATEC – E.P.T.B. Saône&Doubs /DIREN BOURGOGNE – Phase1–22047 Ph1v5 – MISE A JOUR DE MARS 2008 - Etude hydraulique de la Saône aval 71

0

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1500

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0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768temps (h)

débi

t (m

³/s)

Chalon Macon Trevoux

1er train de pluie 28 au 30 octobre

2eme train de pluie 1er au 2 novembre

3eme pluie du 3 novembre

Fig 7.2.1c Hydrogrammes reconstitués (hypothèse haute d’après barèmes de 1941) avec fourchette des différentes estimations

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7.3 RECONSTITUTION DE LA CRUE DE 1840

7.3.1 Généralités Ne pouvant recalculer le débit d'après les repères de crue ou hauteurs disponibles (le modèle ne permet pas de connaître précisément les conditions d'écoulement à cette époque, le lit majeur et mineur ayant trop évolué), il nous faut donc analyser les estimations de débit disponibles et les critiquer, notamment grâce à la comparaison des formes d'hydrogrammes et à la simulation de propagation d'hydrogrammes entre deux stations. On connaît sur la Saône la marche de la crue à l’exception de la valeur la plus plausible au maximum de la crue à Chalon (3240 m3/s à 3380 m3/s), et Trévoux (entre 3800 et 4300 m3/s) ; le cas de Mâcon en aval de la Seille reste à être éclairci (3500-4000 m3/s ?). Ceci permet d’une part d’estimer les volumes écoulés entre stations et d’autre part de tenter de comprendre le mécanisme d’interaction du phénomène de propagation et d’amortissement de l’onde de crue entre stations combiné avec l’association de l’onde principale avec celles des apports intermédiaires des grands affluents, de l’amont vers l’aval : la Grosne, la Seille, la Reyssouze, la Veyle et l’Azergues. Les accroissements de volumes écoulés (calculés jusqu’au temps 680 h) entre stations sont de :

entre Chalon et Mâcon : 1 230 millions de m3

entre Mâcon et Couzon : 622 millions de m3

A Chalon et Couzon (Trévoux), les volumes sont estimés en suivant les barèmes de Pardé de 1941 ; à Mâcon, le volume de la crue est estimé en appliquant la courbe H-Q de 1986 sur le limnigramme historique en supposant un débit maximum à 3900 m3/s.

La reconstitution des hydrogrammes des affluents majeurs s’est basé sur :

le respect des volumes apportés entre stations

le respect des estimations des débits maximum estimés par Pardé pour l’Azergues, la Grosne et la Seille

le respect de la chronologie des pluies et des dates d’inondation et des pics de crues relevés sur certains affluents : pour les affluents amont, la Seille et la Grosne pour l’essentiel, c’est le 1er train de pluie du 28 au 30 octobre qui aurait provoqué les pics de crues, les pluies suivantes ont soutenu très fortement les crues ; pour l’affluent principal aval, l’Azergues, c’est la pluie exceptionnelle des 1er au 4 novembre qui a généré la pointe de crue qui s’ajoute à un régime soutenu généré par le 1er train de pluie. Les affluents entre Chalon et Mâcon auraient donc été touchés en premier lieu par les évènements pluvieux du 28 au 30 octobre plus importants sur ce secteur.

Les pluies méditerranéennes du 1 et 2 novembre y ont été moins intenses que sur la partie en aval de Mâcon mais sont restées très actives jusqu’au bassin de la Seille d’après les commentaires du déroulement de la crue de la Cône, affluent de la Seille à Bourg-en-Bresse. Il semble donc que les affluents amont ont subi au moins 2 trains

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d’onde, la première donnant le maximum (pluies du 28 et 30 octobre) ; ainsi sur la Seille, le pic de crue a été mesuré le 31 octobre à Louhans. A l'aval de Mâcon, les pluies du 28 au 30 octobre semblent avoir été moins intenses que sur la partie amont. L'inondation la plus importante s'est produite suite aux pluies du 1 et 2 novembre. Les affluents de la partie aval ont connu deux crues successives, la première le 29 octobre et la seconde plus forte dans la nuit du 1 au 2 novembre.

7.3.2 SECTEUR MACON-COUZON : Cas particulier de l’Azergues et évaluation du débit de pointe à Couzon

Le cas de l'Azergues est à différencier des autres affluents. Il semble avoir donné comme l'ensemble des affluents à l'aval de Mâcon mais a subi un nouvel évènement pluvieux très intense et bref le 3 novembre dans l'après-midi ayant engendré une troisième crue exceptionnelle estimée à 700m³/s par Pardé. L’hydrologie particulière de l’apport de l’Azergues est corroborée par le résultat d’un test réalisé à partir du modèle dont l’objectif est l’approche de la compréhension du phénomène exceptionnel qui s’est produit à l’époque en terme d’association d’ondes de crues (celle de la Saône et celle de l’Azergues). Ce test a consisté à propager l’onde de crue de la Saône formé à Mâcon (pointe prise à 3900 m3/s pour ce calcul) sans apports intermédiaire jusqu’à Couzon et de comparer le résultat obtenu avec l’hydrogramme connu en 1840 à Couzon (pointe prise à 4300 m3/s sur ce graphique). On observe dans ce cas théorique la puissance du laminage de la crue de Saône qui perd 300 m3/s en pointe entre Mâcon et Couzon, et surtout le décalage net de l’ordre de 24 heures dans le passage des pics. On en déduit que la pointe de 1840 à Trévoux (Couzon) obtenu quelques heures seulement après celle observée à Mâcon ne peut être due qu’à un apport exceptionnel de l’affluent aval : l’Azergues.

Hydrogramme résultant à Couzon calculé sans apports

intermédiaires

Fourchette à Couzon estimée par Pardé

Crue injectée à Macon (hyp : 3900 m3/s)

Poids de l’Azergues + autres affluents

Temps (h)

Débit (m3/s)

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L’hydrogramme reconstitué de l’Azergues est donné fig. 7.3.2a à la station de Lozanne (640 m3/s) ; le débit à la confluence avec la Saône est de 700 m3/s conformément aux estimations de Pardé (soit 795 l/s/km2). Le volume écoulé est de 240 à 250 mm sur 8 jours. Des statistiques récentes réalisées sur les postes pluviométriques du bassin versant de l’Azergues donnent par ailleurs les indications suivantes :

- Pluie centennale sur 6 jours : 160-180 mm

- Pluie centennale sur 10 jours : 180-210 mm L’évènement de fin octobre-début novembre 1840 aurait donc été beaucoup plus que centennal en ce qui concerne la pluviométrie, ce qui est très plausible au vu des conséquences et témoignages de l’époque. Le modèle mathématique mis en œuvre permet de tester la propagation d’une crue type 1840 avec les apports des affluents aval reconstitués pour juger du débit de pointe résultant à Couzon à partir d’hypothèses faites à Mâcon. On suppose ici que les modifications structurelles de la plaine ou du lit de la Saône entre 1840 et aujourd’hui sur ce secteur n’influent pas de manière radicale sur la propagation d’une crue de cette ampleur, même si ce principe préalable pourrait être discuté. Les apports affluents reconstitués sont présentés figures 7.3.2a et 7.3.2b à la suite.

Hypothèse d’apport à Mâcon de 3500 m3/s donne 3900 m3/s à Couzon

Hypothèse d’apport à Mâcon de 3600 m3/s donne 3950 m3/s à Couzon

Hypothèse d'apport à Mâcon de 3650 m³/s donne 3970 m³/s à Couzon

Hypothèse d’apport à Mâcon de 3700 m3/s donne 4000 m3/s à Couzon

Hypothèse d’apport à Mâcon de 3800 m3/s donne 4060 m3/s à Couzon (fig. 7.3.2c)

Hypothèse d’apport à Mâcon de 3900 m3/s donne 4125 m3/s à Couzon (figé 7.3.2c) Compte tenu de l’incertitude importante qui existe quand à la date et aux valeurs de débits des affluents, des tests de sensibilité ont été réalisés, en faisant l’hypothèse d’une crue à Mâcon de 3650 m3/s :

décalage de plus ou moins 12 heures de l’ensemble des apports des affluents,

augmentation ou réduction de 20% de l’ensemble des apports des affluents. Ces tests permettent de donner une idée de l'incertitude de l'estimation du débit de pointe de la Saône à Couzon :

une incertitude de ±12h sur l'instant du pic de crue des affluents se traduit par une variation de ±110 m³/s du débit de pointe de la Saône à Couzon (cf. fig. 7.3.2c),

une incertitude de ±20% sur l'importance des apports des affluents se traduit par une variation de ±150 m³/s du débit de pointe de la Saône à Couzon (cf. fig. 7.3.2d).

Les deux incertitudes combinées se traduisent par une variation de ±240 m³/s du débit de pointe de la Saône à Couzon

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0

100

200

300

400

500

600

700

-24 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264

temps (h)

débi

t (m

³/s)

Denante Veyle Chalaronne Ardière Morgon Azergues

1er train de pluie 28 au 30 octobre

2eme train de pluie 1er au 2 novembre

2eme pluie du 3 novembre

Fig 7.3.2a : MACON – COUZON : Reconstitution des apports affluents

à Lozanne (700 m3/s à la confluence)

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MACON – COUZON : Reconstitution des apports affluents

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624 672 720 768

temps (h)

débi

t (m

³/s)

Chalon Macon Trevoux

Azergues Veyle

Fig 7.3.2b : MACON – COUZON : Apports affluents mis en vis-à-vis de l’onde de crue de Saône

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Fig. 7.3.2c : Mâcon – Couzon, Test de sensibilité du décalage des apports des affluents

MACON COUZONrf COUZONr2 COUZONr3

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 624800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

Fig. 7.3.2d : Mâcon – Couzon, Test de sensibilité de l'importance des apports des affluents

MACON COUZONrf COUZONr4 COUZONr5

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480 528 576 6240

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

2400

2600

2800

3000

3200

3400

3600

3800

4000

4200

hydrogramme injecté à Mâcon (3650m³/s)

Couzon – affluents référence (fig. 6.3.2a)

Couzon – affluents décalage +12h

Couzon – affluents décalage -12h

hydrogramme injecté à Mâcon (3650m³/s)

Couzon – affluents référence (fig. 6.3.2a)

Couzon – apport affluents +20%

Couzon – apport affluents -20%

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7.3.3 Secteur CHALON-MACON : cas particulier de la Seille Le fonctionnement de la Seille est compliqué ; en effet la Saône est susceptible de remonter sur plus de 20 km pour ces niveaux de crues dans la plaine de son affluent et la crue de Seille propre est susceptible de se laminer fortement entre Louhans et la Truchère, d’autant plus qu’elle est ralentie par la remontée de Saône. La puissance de l’affluent influe directement sur les débits écoulés à Mâcon, ce qui sera plus sûrement observé s’il y a concomitance du passage des pointes. On sait par Pardé que le maximum à Louhans est atteint le 31 octobre 1840. Le modèle nous apprend que pour des niveaux hauts de Saône, la pointe de crue de Seille mettra environ 24 heures à se propager de Louhans jusqu’à la Truchère ; les débits sont laminés dans la plaine de 50 à 100 m3/s (on injecte 736 m3/s [Seille à Louhans 1816km2 + Sane 292 km2 +bv intermédiaire 180 km2], et l’on obtient 643 m3/s à l’entrée de la Truchère.

Fig 7.3.3a : Test de propagation de la Seille entre Louhans et La Truchère avec niveaux hauts sur la Saône type 1840

0

100

200

300

400

500

600

700

800

-48 -24 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264

0

1 0 0

Seille Louhans Seille à la TruchèreSane Bv Intermédiaire

Q(m

3/s)

T(h)

Seille calculée et propagée jusqu’à à la Truchère

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7.3.4 Estimation du débit de pointe à Mâcon Le débit de pointe à Mâcon en 1840 reste une inconnue même si la valeur de 4000 m3/s est évoquée par Pardé. Pour estimer au mieux cette valeur, le modèle de propagation a été utilisé en propageant la crue de Chalon avec 2 hypothèses relatives à sa pointe (3240 ou 3380 m3/s jusqu’à Mâcon). Deux calculs ont été réalisés :

Le 1er consiste à propager l’onde de Chalon jusqu’à Mâcon sans injecter aucun apport affluent ;

Le second calcul consiste à propager l’onde de Chalon jusqu’à Mâcon en injectant les apports affluents reconstitués sauf la Seille.

Le 1er calcul permet d’établir le maximum probable à Mâcon en faisant l’hypothèse d’un débit spécifique de 150 à 200 l/s/km2 sur l’ensemble des affluents.

Le second calcul permet d’estimer le maximum le plus probable à Mâcon compte tenu de la connaissance que l’on a de la crue de Seille. Les caractéristiques des apports affluents reconstitués entre Chalon et Mâcon pour ce test sont les suivants :

• les petits bassins versants respectent la valeur maximum de la fourchette proposée par Pardé concernant le débit spécifique d’apport (200 l/s/km²),

• la Grosne est donnée à 250 m3/s à la confluence, • la Seille est propagée jusqu’à la Truchère (apport à Louhans de 530 m3/s + apports

intermédiaires dont la Sane).

On vérifie que les volumes injectés sont cohérents avec l’accroissement de volume estimé entre Chalon et Macon (tableau 7.3.4b).

0

100

200

300

400

500

600

700

800

-48 -24 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264

0

1 0 0

grosne thaliecorne reyssouzeSeille Louhans Seille à la Truchère

Fig 7.3.4a : hydrogrammes reconstitués sur les affluents

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Le bilan de volume est le suivant :

Crue de 1840Apports reconstitués entre Chalon et MaconIdentif Qmax (m3/s) Volume (*1000)******* ********** **********

1 THALIE 30 367922 CORNE 55 636663 grosne 250 2032564 Reyssouz 125 1342805 PRES 11 179506 BV16 3 59837 NOUE 42 550378 SIARDE 8 112979 NATOUZE 19 21416

10 STBERNAR 14 1995811 BV19 4 610612 BV17 4 707813 LONGELY 11 1402914 BV18 14 1892216 mouge 36 3723117 JUTANE 5 677518 BV6 10 1481019 MANZIAT 12 1965620 VIROLET 14 20023

Seille à la Truchère 570937

Total injecté 1285202

Objectif 1233000écart 4.2%

Les résultats obtenus sont présentés par le graphique ci-dessous (Fig 7.3.4c). Pour faciliter l’analyse, on présente les résultats obtenus sous forme d’écart en retranchant l’onde de crues propagée par le calcul jusqu’à Mâcon suivant les différentes hypothèses à l’onde théorique de crue à Mâcon reconstituée à partir du barème SNRS et du limnigramme observée en 1840 en supposant une pointe à 3900 m³/s.

Tab 7.3.4b

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Ces tests amènent aux commentaires suivants : - Dans un premier temps, on constate que l’on obtient 2 pics de crue ; or, le second situé

à 168 heures vient en contradiction avec le déroulement chronologique des pluies puisque ce sont les pluies du 28 au 30 octobre qui ont donné le maximum des crues sur les affluents et notamment la Seille ; une pointe à 3900 m3/s à Mâcon au temps 168 h (4 novembre à 23h) apparaît de ce point de vue surestimé.

Cette surestimation serait de l’ordre de 200 m3/s lorsqu’on compare l’écart entre l’onde calculée avec affluents sauf Seille à l’apport de la Seille reconstitué par ailleurs (800m3/s-600m3/s à la Truchère). D’après ce raisonnement, le maximum à Mâcon serait plutôt de 3700 m3/s’au lieu de 3900 m3/s considéré dans un premier temps. On remarque que l’hypothèse de débit maximum pris à Chalon (3240 ou 3380 m3/s) reste relativement indifférente pour cette conclusion, les écarts après amortissement et propagation n’étant plus que de 20 m3/s environ à Macon.

- Par ailleurs, si l’on suppose un maximum de 3900 m3/s à Mâcon, le débit maximum

apporté par les affluents serait d’après ces calculs de 1150 à 1200 m3/s pour 5184 km2 drainés. Dans ce cas, le débit spécifique ressortirait entre 220 et 230 l/s/km², supérieur à la fourchette donnée par Pardé (150-200 l/s/km²) pour l’amont. Si l’on se ramène à cette fourchette, le débit à Mâcon serait plutôt situé entre 3480 et 3740 m3/s (moyenne 3610 m3/s).

Compte tenu de cette analyse, on propose de retenir un débit de pointe médian à Mâcon de 3650 m³/s pour la crue de 1840, qui correspond à la moyenne arrondie des estimations proposées (3610-3700) ; la fourchette des débits spécifiques autour de cette valeur médiane serait 3480-3740 m3/s.

DELTAdeltas3380 deltas3240 deltaAF3380 deltaAF3240 Seille à la Truchère reconstituée

48 96 144 192 240 288 336temps (h)

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1100

1200débi

t (m

³/s)

Ecart à Macon entre ondes calculées (hypothèses de débit à Chalon de 3240 ou 3380 m3/s) et onde historique (hyp max 3900 m3/s) sans aucun apport intermédiaire

Ecart à Macon entre onde calculées avec une hypothèse de débit à Chalon de 3240 ou 3380 m3/s et onde historique (hyp max 3900 m3/s) sans Seille

Fig 7.3.4c : Ecarts de débits à Macon suivant les deux tests de propagation : - Pas d’apports intermédiaires entre Chalon et Macon - Apports intermédiaires sauf Seille

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7.3.5 Synthèse pour la détermination des débits de pointes de la crue de 1840 entre Chalon et Couzon

Chalon/S. La fourchette donnée par Pardé est 3240-3380 m3/s. On propose de retenir une moyenne de 3300 m3/s Mâcon L’analyse du &7.3.4 portant sur les apports intermédiaires et les débits spécifiques conduit à retenir une valeur médiane de 3650 m3/s avec une fourchette d’incertitude faisant varier l’estimation entre 3480 et 3700 m3/s Couzon (entrée dans Lyon) Partant de Mâcon, les tests de propagation du &7.3.2 jusqu’à l’entrée de Lyon et les hypothèses relatives au décalage des pointes des affluents et leur importance, conduisent à retenir la fourchette suivante intégrant une incertitude de +/- 240 m3/s par rapport au débit propagé de Macon jusqu’à Couzon pour chacune de trois hypothèses retenues pour Macon, soit : - Hypothèse basse : 3480 à Macon donnant 3900 m3/s à Couzon avec une incertitude de

-240 m3/s, soit 3660 m3/s - Hypothèse moyenne : 3970 m3/s (3650 à Macon propagé jusqu’à Couzon) - Hypothèse haute : 3700 à Macon donnant 4000 m3/s avec une incertitude de +240 m3/s,

soit 4240 m3/s

Les fourchettes d’estimation de la crue de 1840 seraient donc les suivantes:

Chalon/Saône : 3300 m3/s ( Fourchette 3240-3380 m3/s)

Mâcon : 3650 m3/s ( Fourchette 3480-3700 m3/s)

Couzon (entrée dans Lyon) : 3970 m3/s (Fourchette 3660-4240 m3/s)