etude hydraulique du projet de carrière sur st leu ... · mathématique en 2d des écoulements...

SCPR Z.I SUD - BP 57

97822 Le Port Cedex

02 62 43 21 01

Etude hydraulique du projet de carrière sur St Leu - Modélisation 2D et assainissement pluvial

Rapport d'étude

Janvier 2016

SCPR page 2 EH Carrière Saint Leu SCPR

Janvier 2016

SOMMAIRE

1. INTRODUCTION .................................................................................................. 7

2. CONTEXTE DE L’ETUDE ....................................................................................... 7

3. SITUATION VIS-A-VIS DU PPR DE SAINT LEU ........................................................ 9

4. DONNEES ET MOYENS UTILISES ........................................................................ 11

HYDROLOGIE .......................................................................................................... 12

5. CONTEXTE HYDROLOGIQUE REGIONAL .............................................................. 12

6. GEOMORPHOLOGIE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE ........................................... 12

7. CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE A PROXIMITE DU PROJET .... 14

7.1. La Ravine du Trou ....................................................................................... 14

7.2. La Ravine des Avirons ................................................................................. 14

7.3. Qualité des eaux des cours d’eau ................................................................. 16

7.4. Contexte hydraulique .................................................................................. 17

7.4.1. Présentation des bassins versants .......................................................... 17

7.4.1. Ouvrages hydrauliques du secteur d’étude .............................................. 19

7.4.2. Hydrographie ....................................................................................... 20

7.4.3. Océan ................................................................................................. 22

7.4.4. Assainissement ..................................................................................... 22

8. DETERMINATION DES DEBITS PROJETS ............................................................. 23

8.1.1. Caractéristiques des bassins versants ..................................................... 23

8.1.2. Détermination des temps de concentration ............................................. 24

Détermination de la pluie de projet ..................................................................... 26

8.1.3. Détermination des coefficients de ruissellement ...................................... 27

8.1.4. Résultats en termes de débits de projet .................................................. 28

8.1.5. Hydrogrammes ..................................................................................... 28

9. SYNTHESE DES ENJEUX LIES A L’HYDROLOGIE ................................................... 29

HYDRAULIQUE ......................................................................................................... 30

10. GESTION DES EAUX PLUVIALES ...................................................................... 30

10.1. En phase exploitation ............................................................................... 30

10.1. Apres la remise en état ............................................................................ 35

11. MODELISATION MATHEMATIQUE DES ECOULEMENTS ...................................... 40

11.1. Description des scénarii modélisés ............................................................. 40

11.2. Mise en œuvre du modèle et présentation du logiciel Infoworks ICM ............ 43

11.2.1. Module 2D ........................................................................................ 43


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11.2.2. Intérêt ............................................................................................. 43

11.2.3. Moteur hydraulique 2D ...................................................................... 44

11.2.4. Mailleur 2D ....................................................................................... 44

11.3. Construction et architecture du modèle 2D................................................. 45

11.4. Conditions aux limites .............................................................................. 46

11.5. Intégration des ouvrages .......................................................................... 46

11.6. Calage du modèle .................................................................................... 46

12. ANALYSE DES ECOULEMENTS ......................................................................... 47

12.1. Résultats du Scénario 1 – Etat Initial + Q100 ............................................. 47

12.1.1. Introduction ...................................................................................... 47

12.1.2. Analyse des écoulements ................................................................... 49

12.2. Résultats du Scénario 2 – Etat exploitation + Q10 ...................................... 53

12.2.1. Introduction ...................................................................................... 53


12.3. Résultats du Scénario 3 – Remise en état + Q100 ...................................... 58

12.3.1. Introduction ...................................................................................... 58


12.4. Analyse des impacts ................................................................................. 64

12.4.1. Comparaison état initial/Remis en état sur les secteurs à enjeux ........... 64

12.4.2. Impacts sur la Ravine du Trou ............................................................ 73

12.4.3. Impacts sur les ouvrages de transparence hydraulique actuels .............. 74

ASSAINISSEMENT .................................................................................................... 75

13. TRAITEMENT DES POLLUTIONS DU SITE ......................................................... 75

13.1. Réglementation ....................................................................................... 75

o Eaux de procédés des installations................................................................ 75

o Eaux de ruissellement des installations de stockage des déchets inertes et des

terres non polluées ............................................................................................ 75

o Eaux rejetées (eaux d'exhaure, eaux pluviales et eaux de nettoyage) .............. 75

13.2. Rappel sur les principes d’exploitation de la carrière ................................... 77

13.3. Synoptique de l’assainissement du site ...................................................... 77

13.4. Dimensionnement des bassins de décantation ............................................ 79

13.4.1. Hypothèses de dimensionnement ....................................................... 79

13.4.2. Calcul des volumes à stocker .............................................................. 80

13.4.3. Dimensionnement ............................................................................. 83


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LISTE DES FIGURES

Figure 1 : Localisation du projet .................................................................................. 7

Figure 2 : Localisation des périmètres foncier et classé du projet ................................... 8

Figure 3 : Extrait du zonage réglementaire soumis à enquête publique (BRGM, 2014) ...... 9

Figure 4 : Extrait du nouveau règlement du PPR de Saint Leu ...................................... 10

Figure 5 : Zonage inondation au sens de PPR de Saint Leu (BRGM, 2014) ..................... 11

Figure 6 : Profil transversal de ravine de type « U » .................................................... 13

Figure 7: Bassins versants au droit du projet – Etat initial ............................................ 23

Figure 8 : Zonage pluviométrique simplifié (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012) ........................................................................... 26

Figure 9 : Localisation des fossés de gestion des eaux pluviales pendant la phase exploitation.............................................................................................................. 31

Figure 10 : Bassins versants en phase exploitation ...................................................... 32

Figure 11 : Localisation des ouvrages après remise en état .......................................... 36

Figure 12 : Cartographie des bassins versants après remise en état du site et comparaison avec bassins versants état initial ................................................................................ 37

Figure 13 : Modèle numérique de terrain couplé à l’orthophotographie du site à l’état initial et ouvrages existants ....................................................................................... 40

Figure 14 : Modèle numérique de terrain 3D à l’état exploitation couplé à l’orthophotographie du site (état actuel) .................................................................... 41

Figure 15 : Modèle numérique de terrain 3D à l’état remis en état couplé à l’orthophotographie du site (état actuel) .................................................................... 42

Figure 16 : Architecture du modèle ............................................................................ 45

Figure 17 : Représentation 3D des écoulements du scénario 1 – Crue centennale en l’état initial ....................................................................................................................... 48

Figure 18 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue centennale en l’état initial ... 49

Figure 19 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue centennale en l’état initial ....................................................................................................................... 50

Figure 20 : Zonage aléas inondation issu de la modélisation hydraulique 2d– Crue centennale en l’état initial ......................................................................................... 51

Figure 21: Zonage de l’aléa inondation actuel (PPRi Saint Leu) ..................................... 52

Figure 22 : Représentation 3D des écoulements du scénario 2 – Phase exploitation + Q10 .............................................................................................................................. 54

Figure 23 : Hauteur maximale dans le fossé intercepteur 1 en phase exploitation .......... 55

Figure 24 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue décennale en phase exploitation.............................................................................................................. 56

Figure 25 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue décennale en phase exploitation.............................................................................................................. 57


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Figure 26 : Représentation 3D des écoulements du scénario 2 – Phase remis en état + Q100....................................................................................................................... 59

Figure 27 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue centennale après remise en état ......................................................................................................................... 60

Figure 28 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue centennale après remise en état ......................................................................................................... 61

Figure 29 : Zonage aléas inondation issu de la modélisation hydraulique 2d– Crue centennale après remise en état du site ..................................................................... 63

Figure 30 : Comparaison des hauteurs d’eau (m) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI ................................................................... 65

Figure 31 : Comparaison des vitesses d’eau (m/s) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI ................................................................... 66

Figure 32 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI ................................................................... 67

Figure 33 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur la ferme en aval de l’OH297 ................................ 68

Figure 34 : Comparaison des hauteurs d’eau (m) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295 ........................................................ 69

Figure 35 : Comparaison des vitesses d’eau (m/s) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295 ........................................................ 70

Figure 36 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295 ........................................................ 71

Figure 37 : Protection acoustique pendant la phase exploitation ................................... 72

Figure 38 : Analyse des impacts de la remise en état sur les ouvrages hydraulique de transparence actuels ................................................................................................ 74

Figure 39 : Synoptique de l'assainissement du site ...................................................... 78

Figure 40 : Caractéristiques des particules à sédimenter .............................................. 79

Figure 41 : Bassins versants des deux bassins de décantation ...................................... 81

Figure 42 : Schéma du principe de la décantation des particules .................................. 83

Figure 43 : Formule de la vitesse de chute de la particule ............................................ 84

Figure 44 : Formule de la surface minimale du bassin de décantation ........................... 84

Figure 45 : Vue 3D du MNT - Zoom sur le bassin 1 ..................................................... 87

Figure 46 : Dimensions du bassin de décantation 1 (en m) .......................................... 87

Figure 47 : Vue 3D du MNT - Zoom sur le bassin 2 ..................................................... 88

Figure 48 : Dimensions du bassin de décantation 2 (en m) .......................................... 88


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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Caractéristiques des bassins versants de la Ravine du Trou et de la Ravine des Avirons .............................................................................................................. 15

Tableau 2 : Calcul des débits de crues d’occurrence décennale et centennale ................ 15

Tableau 3: Caractéristiques hydromorphologiques des bassins versants – Etat initial ...... 24

Tableau 4 : Temps de concentration des bassins versants – Etat initial ......................... 25

Tableau 5: Coefficients de Montana en fonction de la zone pluviométrique simplifiée (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012) ......... 27

Tableau 6 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants – Etat initial ............. 28

Tableau 7 – Caractéristiques des bassins versants en Phase exploitation ....................... 33

Tableau 8 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants en Phase exploitation .............................................................................................................................. 33

Tableau 9 – Dimensionnement des fossés intercepteurs en Phase exploitation .............. 34

Tableau 10 – Caractéristiques hydromorphologiques des bassins versants après remise en état ......................................................................................................................... 38

Tableau 11 –Temps de concentration des bassins versants après remise en état ........... 38

Tableau 12 : Débits décennaux et centennaux des bassins versants après remise en état .............................................................................................................................. 39

Tableau 13 – Dimensionnement des ouvrages après remise en état ............................. 39

Tableau 14 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants en Phase exploitation .............................................................................................................................. 73

Tableau 15: surfaces des bassins versants des bassins de décantation ......................... 82

Tableau 16 : Volumes d'eau à stocker pour chaque bassin de décantation (pour Q10 horaire) ................................................................................................................... 82

Tableau 17 : Q10 à l'entrée des bassins de décantation ............................................... 85

Tableau 18 : Surface minimale des bassins de décantation .......................................... 85

Tableau 19 : Performances des ouvrages sur la pollution chronique (DEAL, 2012) ......... 86


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PREAMBULE

1. INTRODUCTION

Dans le cadre de la demande d’autorisation d’exploiter une carrière présentée par la SCPR à Saint Leu, un complément d’étude sur le fonctionnement hydraulique du site, selon son état d’aménagement et d’exploitation a été demandé.

Ainsi, le présent rapport correspond à la réalisation d’une étude hydraulique spécifique, intégrant une analyse hydrologique selon les méthodes en vigueur, et une modélisation mathématique en 2D des écoulements impactant le projet.

2. CONTEXTE DE L’ETUDE

Le site du projet est localisé sur la commune de Saint-Leu, de part et d’autre de la route des Tamarins. Il est encadré par deux systèmes hydrauliques : au Nord par la Ravine du Trou et au Sud par la Ravine des Avirons.

Figure 1 : Localisation du projet

On note également la présence de thalwegs, non pérennes, qui traversent le site du projet pour rejoindre la mer en aval de la Route Nationale.


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La figure ci-dessous localise les périmètres fonciers et classés du projet vis-à-vis de ces axes d’écoulement :

Figure 2 : Localisation des périmètres foncier et classé du projet


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3. SITUATION VIS-A-VIS DU PPR DE SAINT LEU

Le Plan de Prévention des Risques d’inondation (PPRi) de la commune de Saint Leu a été approuvé par arrêté préfectoral le 29 décembre 2011. Le projet de plan de prévention des risques (PPR) relatif aux phénomènes d’inondation et de mouvements de terrain de la commune de Saint-Leu a été soumis à une enquête publique jusqu’au 20 mai 2015. Selon ce dernier, le site concerné par le projet se situe en partie en zone R1 et R2, comme le montre la figure ci-dessous :

Figure 3 : Extrait du zonage réglementaire soumis à enquête publique (BRGM, 2014)


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Il est important de souligner une mise à jour du règlement liée à ces zones R1 et R2 concernant les carrières : Le nouveau règlement soumis à enquête publique stipule :

Figure 4 : Extrait du nouveau règlement du PPR de Saint Leu

Cette autorisation est également applicable aux zones R2.


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D’un point vu purement « inondation », le projet est concerné par les zones R1 en majorité (aléa fort inondation) ainsi que par une zone restreinte d’aléa moyen en amont de la RN :

Figure 5 : Zonage inondation au sens de PPR de Saint Leu (BRGM, 2014)

4. DONNEES ET MOYENS UTILISES

Pour la réalisation de la présente étude, les données existantes suivantes ont été utilisées:

- Dossier DDAE du projet d’extraction, EMC², 2015 ; - Modèles numériques de terrain (Etat initial, exploitation et remis en état),

SCPR ; - Levé topographique du site fourni par la SCPR 2014 ; - Orthophotographies IGN HD 2012.


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HYDROLOGIE

La partie hydrologie a été réalisée conjointement avec le bureau d’étude EMC² dans le cadre de l’élaboration du DDAE. Cette partie s’attache à rappeler et vérifier les éléments hydrologiques importants et utilisés par la suite dans la modélisation hydraulique.

5. CONTEXTE HYDROLOGIQUE REGIONAL

Afin d’approfondir la connaissance des milieux et d’établir le réseau de surveillance et de mettre en place un plan de gestion, il a été défini à l’échelle de la Réunion, trois catégories de masse d’eau :

les masses d’eau côtière

les masses d’eau souterraine

et les masses d’eau douce superficielle, que sont les cours d’eau et les plans d’eau.

Au total; ce sont 56 masses d’eau qui ont été définies sur le territoire réunionnais et pour lesquels des objectifs environnementaux sont déterminés.

Le site projeté est concerné par l’aquifère présente dans les formations volcaniques et volcano-sédimentaires du littoral de la Planèze Ouest (FRLG110). Pour cette masse d’eau, le SDAGE 2016-2021 fixe les objectifs présentés ci-dessous :

Nom de la masse d’eau

Type de masse d’eau

Objectif d’état global Paramètres déclassant

FR LG 110 Eau souterraine BE 2027

Paramètre quantitatif

Pression : Prélèvements

6. GEOMORPHOLOGIE DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE

La façade ouest de l’ile de la Réunion (la côte sous le vent) est caractérisée par un réseau hydrographique constitué d'une succession de ravines parallèles très rapprochées les unes des autres. Les bassins versants sont de faibles superficies (20 à 30 km²) et très allongés (étroits). Les cours d'eau sont généralement temporaires (hormis la Ravine Saint-Gilles, la Rivière des Galets et la Rivière Saint-Etienne).

Les particularités morphologiques et géologiques des bassins versant de l’ouest de l’île permettent généralement une infiltration aisée au travers des terrains volcaniques plus ou moins perméables. Il est ainsi observé dans l’ouest que sur le volume d’eau précipitée, seule 20% de l’eau se retrouve dans la part ruisselée.


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Le secteur d’étude n’est pas concerné par un réseau hydrographique de surface permanent. Il est encadré par deux ravines où des écoulements ne sont observés qu’en période humide.

Au nord-ouest du projet, se trouve la Ravine du Trou qui dessine dans le paysage un relief très marqué. Le profil de la ravine est de forme en « U », avec des versants sub-verticaux et de nombreux galets en fond de ravine. L’érosion des formations en présence (phase IV) se trouve à un stade récent et permet de distinguer la topographie originelle de la planèze.

Le profil de la ravine des Avirons, située au sud-est du projet, présente des caractéristiques similaires qui permettent de distinguer plusieurs coulées basaltiques sur les flancs de cette vallée.

Figure 6 : Profil transversal de ravine de type « U »

Le projet de carrière, situé non loin de la côte, se trouve près de l’exutoire de ces deux ravines.


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7. CARACTERISTIQUES DU RESEAU HYDROGRAPHIQUE A PROXIMITE DU PROJET

7.1. LA RAVINE DU TROU

La Ravine du Trou prend naissance dans les hauts de Saint Leu, sur le flanc ouest-sud-ouest du Petit Bénare. Elle est alimentée par plusieurs petites ravines principalement situées sur sa rive gauche. Son bassin versant, de forme allongée, s’étire sur près de 15km et couvre 10,9 km².

Il n’est pas recensé de données sur la qualité physico-chimique de l’eau de la Ravine du Trou.

L’Office de l’eau ne fournit qu’une seule mesure de débit sur son site. Ainsi le débit mesuré en août 1982 sur la rivière, à sa confluence avec la source de Roche Blanche au nord-est du Plate, est de 0,75 l/s. Le débit observé sur ce point situé à 5,5km en amont du projet ne permet pas d’avoir un écoulement superficiel permanent dans la Ravine du Trou.

7.2. LA RAVINE DES AVIRONS

La Ravine des Avirons marque la frontière entre les communes de Saint Leu et des Avirons. Cette rivière est non pérenne. Elle prend sa source sur le flanc sud-ouest du Petit Bénare à environ 14km du projet de carrière de la Ravine du Trou. Plusieurs sources intermédiaires jalonnent son parcours contribuant ainsi à alimenter le débit du cours d’eau. La ravine est toutefois sèche dans sa zone aval.

De même que pour la Ravine du Trou, le bassin versant de Ravine des Avirons allongé. Les données disponibles sur le site de l’Office de l’Eau donnent toutefois davantage d’indications sur le cours d’eau avec des mesures annuelles de débit réalisée entre 1989 et 2003.


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Figure 6 : Evolution du débit instantané des sources des Avirons entre 1989 et 2004 (source : OLE)

Les mesures réalisées mettent en évidence une fluctuation saisonnière importante du débit de la ravine des Avirons. Le débit instantané le plus bas observé sur le cours d’eau est de 3,1L/ s (septembre 1997) tandis que de le maximum mesuré atteint 16l / s (juillet 1993).

Les caractéristiques de ces 2 ravines ont été déterminées par ANTEA dans son expertise hydrogéologique complémentaire pour le présent DDAE :

Surface

(km²)

Périmètre

(km)

Longueur

du BV (km)

Pente

moyenne (%)

Alt moyenne

pondérée (m)

Tc (min)

Ravine du Trou 10.9 32.0 15.2 16.1 1200.0 142.0

Ravine des Avirons 16.1 30.4 16.0 15.9 1200.0 135.0

Tableau 1 : Caractéristiques des bassins versants de la Ravine du Trou et de la Ravine des Avirons

Données pluviométriques Débits de crue Débits spécifiques

I10(tc) (mm/h)

I100(tc) (mm/h)

Q10 (m³/s) Q100 (m³/s) Q10 spé

(m³/s/km²) Q100 spé

(m³/s/km²)

Ravine du Trou 67.0 112.0 140.0 425.0 12.9 39.0

Ravine des Avirons 66.0 110.0 204.0 618.0 12.6 38.3

Tableau 2 : Calcul des débits de crues d’occurrence décennale et centennale


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7.3. QUALITE DES EAUX DES COURS D’EAU

Il n’existe pas de données sur la qualité des eaux transitant dans ces ravines. Il est toutefois fort probable que la présence de pesticides et des nitrates puissent être mise en évidence au droit du secteur d’étude au regard de l’usage agricole des terrains environnants situés en amont.

Les deux cours d’eau étant non pérennes, leur qualité hydrobiologique ne peut être évaluée.


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7.4. CONTEXTE HYDRAULIQUE

7.4.1. Présentation des bassins versants

Le bassin versant sur lequel est projetée la carrière SCPR de Saint Leu est encadré par deux complexes hydrographiques notoires : la ravine du Trou et la ravine des Avirons.

Les eaux superficielles qui transitent sur le site d’étude concernent plusieurs sous-bassins versants comme indiqué sur la carte ci-dessous.

Figure 1 : Étendue des bassins versants couvrant la zone du projet

Une petite partie des eaux de surface qui transitent sur le site rejoignent la ravine du Trou (BV0 et BV1). Toutefois la majorité d’entre elles sont collectées au niveau de thalwegs et se jettent directement l’océan (BV2 à BV5).

BV0 : collectant les eaux en aval de la route des Tamarins, ce bassin versant n’est

pas très étendu et dirige les eaux de ruissellement directement vers la ravine. On peut y observer un thalweg faiblement marqué à l’amont de ce BV2 qui s’estompe vers l’aval. Les eaux s’écoulent donc uniformément vers l’aval, en direction de la


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mer sans voie préférentielle distincte, il se rejoint à l’exutoire du BV2 franchisant la RN1a.

BV 1 : ce bassin versant est situé en amont de la Route des Tamarins. Il se

raccordait au BV1b avant la création de la Route des Tamarins. La réalisation de la Route des Tamarins a opéré une scission du bassin versant orientant les écoulements d’eau en provenance de l’amont de la route directement vers la Ravine du Trou comme l’illustre la figure ci-après. Seules les eaux situées en aval de la route sont donc collectées sur le BV0.

On remarque que la Route des Tamarins est à l’origine de la modification du bassin versant 1 opérant une scission de ces derniers pour former de nouveaux bassins versants.

On identifie ainsi sur l’illustration ci-dessous que les eaux s’écoulant en amont de la route des tamarins, sur le BV 1 sont dirigées directement vers la Ravine du Trou.

Figure 7: Identification des écoulements au niveau du BV1

BV2 : bassin versant couvrant une petite zone en amont de la Route des Tamarins pour s’étendre jusqu’au littoral. L’ouvrage hydraulique OH 293 permet de conserver le sens d’écoulement des eaux vers le littoral

BV 3 et BV4 : Il s’agit des principaux bassins versants sur le secteur avec une superficie respective de 97,95 et 41,25 ha. Les eaux se dirigent vers le littoral, franchissant la Route des Tamarins par le biais d’un ouvrage hydraulique (respectivement dénommé OH 295 et OH 297)

BV5 : Longeant la Ravine des Avirons, ce bassin versant s’étend sur 28 ha. Les eaux qui le parcourent coulent en direction du littoral.


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7.4.2. Ouvrages hydrauliques du secteur d’étude

Les ouvrages hydrauliques présents sur le secteur d’étude ont fait l’objet d’un recensement. Ils sont localisés sur la planche ci-dessous :

Ouvrage

HydrauliqueDimensions Pente

Débit

capable

(m³/s)

1,75m x 0,80 m 9.32

1,70m x 0,80 m 9

OH2 0,80m x 0,60 m 7,5% 3

OH3 0,78m x 0,65 m 10 à 12% 3.7

OH4 f : 1,00m 2,5% 3.5

OH5 1,00m x 1,30 m 2,5% 6.5

OH6 f : 0,80m 2,5% 1.9

OH7 0,80m x 0,70 m 2,5 à 6% 2.7

OH293 3m x 3,15 m 16,5% 247.3

OH295 5,1m x 6 m 10% 917.8

OH297 5m x 3,5 m 16,5% 583.3

OH301 4m x 3,5 m 16,5% 426.4

OH1 2 à 6%

Figure 2 : Localisation et caractéristiques des ouvrages hydrauliques dans le secteur d’étude


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7.4.3. Hydrographie

Les relevés topographiques de la zone d’étude et des ouvrages hydrauliques de franchissements des axes routiers permettent de caractériser finement les écoulements au niveau de la zone d’étude. Ils ont été comparés au zonage du PPRI de Saint Leu.

Ces écoulements sont caractérisés sur la planche suivante :

Figure 3 : Hydrographie du secteur d’étude


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La zone d’étude comporte 5 principaux thalwegs :

3 thalwegs drainent la majorité du périmètre de la maîtrise foncière. On retrouve

au niveau de ces trois thalwegs des ouvrages hydrauliques pour permettre aux eaux de ruissellement de franchir la Route des Tamarins et l’ancienne route. Les sections de ces thalwegs situées en aval de la Route des Tamarins sont classées en zone rouge du PPRI. Le thalweg central est également classé en zone bleue du PPRI pour sa section située en amont de cette route (cf. figure 5).

Les eaux du BV5 rejoignent depuis l’amont de la Route des Tamarins un thalweg principal équipé d’un ouvrage hydraulique pour permettre le franchissement de cet axe routier (cf figure 1). Le thalweg, plus marqué en aval de la 4 voies, est classé en zone d’aléa rouge du PPRI.

Les eaux du BV1 sont canalisées vers un fossé se déversant dans la Ravine du Trou.

Les écoulements sur le BV0 sont diffus. Il n’est pas mis en évidence de thalweg important sur cette zone. Les eaux cheminent vers la ravine du Trou.

Enfin, au niveau du BV0, le PPRI identifie une section classée en zone de rouge du PPRI. Toutefois, il apparait que cette zone, qui normalement doit correspondre à un thalweg, est tracée sur une ligne de crête dans sa partie aval.

La délimitation de la zone à risque sur ce secteur semble donc erronée au regard des relevés topographiques réalisés sur le site.

Le cheminement préférentiel des eaux au niveau du BV0 a donc fait l’objet de relevés de terrain.

Le BV0 est délimité en amont par la route des Tamarins. Le thalweg principal qui le parcourt est orienté dans le sens nord-est > sud-ouest sur sa section amont. Il s’incline ensuite vers le sud contrairement à ce qui a été retenu par le PPRI de Saint Leu.

Le cheminement des eaux superficielles dans la partie aval du BV0 a tendance à s’évaser. Il n’est en effet pas relevé de thalweg marqué sur ce secteur. Les eaux ruisselant jusqu’au pied de l’ancienne RN sont ensuite collectées par un fossé et dirigées vers l’ouvrage hydraulique situé sur le BV 2.

La délimitation d’une zone d’aléa fort pour le risque inondation sur le bassin versant BV3 ne se superpose donc pas au thalweg mis en évidence sur ce secteur.

Pour ces raisons, l’évaluation des paramètres régissant la définition des zones d’aléa (vitesse d’écoulement des eaux et hauteur d’eau) a été réalisée (cf. § hydraulique).


Janvier 2016

7.4.4. Océan

Le terrain du projet se situe au plus près à environ 85 m du trait de côte. Le littoral dans le secteur d’étude est essentiellement rocheux mais il n’est pas rare de retrouver quelques bancs de sables. Ainsi, les avancées de terre dans l’océan sont plutôt rocheux tandis les zones abritées sont plus sablonneuses.

Le secteur littoral du Sud de Saint-Leu est caractérisé par un plateau sableux littoral étroit et une faible déclivité qui s’accentue en allant vers le Nord-Ouest. Le prolongement en mer des ravines du Trou et des Avirons est marqué par des affleurements rocheux qui constituent des axes de transit préférentiels de la côte vers le large.

L’étude des courants réalisée au droit du projet met en évidence deux composantes directionnelles principales et alternance selon la marée, parallèlement à la côte. La direction dominante porte le Nord-Ouest au jusant, la seconde vers le Sud-Est au flot.

Les analyses physico-chimiques mettent en évidence que les charges particulaires et minérales de l’eau sont faibles bien que deux fois importants qu’au large en raison du bruit de fond lié à la houle et des percolations de la Ravine des Avirons. La Ravine du Trou apporte également des silicates. Les sédiments sont constitués de sables basaltiques, faiblement compacté (remise en suspension aisée) et présentant un faible enrichissement organique et minéral (azote et phosphore). Aucune contamination par hydrocarbures n’a été mise en évidence dans l’eau et dans les sédiments. Ces résultats indiquent, malgré l’existence d’écoulement souterrains (et de surface de manière périodique lors de crues) d’une absence d’accumulation de particules terrigènes (MES) ou de contaminants, drainés depuis le bassin versant.

7.4.5. Assainissement

L’assainissement collectif équipe en partie les zones urbanisées de la commune de Saint Leu. Toutefois, il subsiste de nombreuses zones dans les hauts du territoire concernées par l’assainissement autonome.

Les eaux usées de la commune de Saint-Leu sont évacuées gravitairement vers un réseau séparatif (eaux usées strictes) et sont traitées en station d’épuration. Cette station d’épuration a été construite au sud-ouest de la commune, dans le secteur de Piton Bois de Nèfles. Elle a été mise en service en 2014 et traite les eaux usées de Saint Leu et des Avirons.

Les environs du secteur d’étude sont desservis par l’assainissement collectif.


Janvier 2016

8. DETERMINATION DES DEBITS PROJETS

8.1.1. Caractéristiques des bassins versants

Les bassins versants cartographiés au droit du projet sont rappelés sur la figure ci-dessous :

Figure 7: Bassins versants au droit du projet – Etat initial

Au total 6 bassins versants principaux (divisés pour certains en 2 ou 3 afin de prendre en compte la route nationale) concernent ici la zone étudiée puisqu’ils représentent les bassins versants des talwegs traversant le site d’extraction, objet des modélisations hydrauliques 2D de la présente étude.

Une analyse SIG a d’abord été réalisée pour déterminer les caractéristiques hydromorphologiques des bassins versants.

A partir de ces données, les débits décennaux et centennaux ont ensuite été calculés par application de la méthode de calcul décrite dans le « Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion » (DEAL, 2012).


Janvier 2016

Les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous :

Nom BVSurface BV

en km2

Longueur BV

en m

Alt max

en m

Alt min

en m

Pente

moyenne

en %

Alt

moyenne

pondérée

en m

Allongement

BV0 0.1 460 80 10 15.2 45.0 1.5

BV1 0.0 270 130 90 15 110 2

BV2a 0.1 420 140 75 15.5 107.5 1.9

BV2b 0.1 450 75 10 14 43 2

BV3a 0.7 3100 550 70 15.5 310.0 3.7

BV3b 0.1 430 70 10 14 40 1

BV4a 0.2 1650 305 75 13.9 190.0 3.4

BV4b 0.1 370 65 10 15 38 1

BV4c 0.1 300 65 10 18 38 1

BV5a 0.2 820 190 75 14.0 132.5 1.7

BV5b 0.1 270 60 10 19 35 19

Tableau 3: Caractéristiques hydromorphologiques des bassins versants – Etat initial

8.1.2. Détermination des temps de concentration

Le temps de concentration correspond au temps que met le ruissellement d’une averse pour parvenir à l’exutoire depuis le point du bassin le plus éloigné.

Les temps de concentration ont pu être calculés à partir des caractéristiques morphologiques des bassins versants présentées dans le tableau 1.

Les formules préconisées dans le Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion (DEAL, 2012) ont été utilisées. La moyenne des formules de RICHARDS, PASSINI (ou KIRPICH2 selon la surface du bassin versant) et des rectangles équivalents a été calculée et utilisée pour les calculs de débits.


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Les temps de concentration du bassin versant avant et après exploitation sont présentés dans le tableau ci-dessous :

Nom BV Tc en min

BV0 9.2

BV1 5.9

BV2a 7.4

BV2b 8.6

BV3a 27.7

BV3b 9.7

BV4a 17.3

BV4b 8.8

BV4c 7.3

BV5a 14.4

BV5b 7.3

Tableau 4 : Temps de concentration des bassins versants – Etat initial


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Détermination de la pluie de projet

8.1.2.1. Méthode employée

Les pluies qui génèrent les plus forts débits sur ce type de bassin versant sont de courtes durées (inférieures à 1 h) et de fortes intensités. La méthode du « Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion » (DEAL, 2012) a également été utilisée dans la présente étude pour déterminer la pluie de projet. Il s’agit dans un premier temps de déterminer les coefficients de Montana, selon un zonage pluviométrique simplifié :

Figure 8 : Zonage pluviométrique simplifié (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012)

D’après ce zonage, les bassins versants de l’étude se situent en zone 1 (Saint Leu – altitude entre 0 et 250m NGR).


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8.1.2.2. Coefficients de Montana utilisés

Tableau 5: Coefficients de Montana en fonction de la zone pluviométrique simplifiée (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012)

Afin de déterminer la pluie centennale horaire à partir de la pluie décennale horaire, une loi de Gumbel est utilisée :

33.0)572.0)100ln(186.0()10,1()100,( danshidi

Avec :

d : durée de la pluie, égale au temps de concentration

i(1h,10ans) : pluie décennale horaire, égale au coefficient A de Montana.

8.1.3. Détermination des coefficients de ruissellement

Le coefficient de ruissellement de 0.6 en décennal et 0,8 en centennal a été appliqué aux bassins versants étudiés, conformément à la valeur communément utilisée pour une occupation des sols de type rurale/naturelle (mixte).


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8.1.4. Résultats en termes de débits de projet

Les débits de projet ont été déterminés par application de la méthode rationnelle, dont la formule est la suivante :

6

SICQ T

T

Avec :

Q(T) : débit de pointe de période de retour T de l’hydrogramme en m³/s,

C(T) : coefficient de ruissellement pour la pluie de période de retour T,

S : surface du bassin versant en ha,

I : intensité de l’averse en mm/mn issue des coefficients de Montana.

Nom BV Q10 (m³/s)Q100

(m³/s)

qs10

(m³/s/km²)

qs100

(m³/s/km²)

BV0 1.86 3.54 18.60 35.42

BV1 0.37 0.70 21.49 40.93

BV2a 1.00 1.90 19.91 37.92

BV2b 1.14 2.17 19.01 36.21

BV3a 9.29 17.70 12.91 24.58

BV3b 1.64 3.13 18.26 34.78

BV4a 3.62 6.90 15.09 28.74

BV4b 1.51 2.87 18.82 35.84

BV4c 1.21 2.29 20.08 38.24

BV5a 3.69 7.02 16.03 30.52

BV5b 1.20 2.29 20.04 38.16

Tableau 6 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants – Etat initial

8.1.5. Hydrogrammes

A partir du débit maximal et du temps de concentration de chaque bassin versant, des hydrogrammes unitaires ont été construits, avec les caractéristiques suivantes :

- Temps de montée égal au temps de concentration du bassin versant,

- Temps de descente égal au double du temps de concentration.

Ces hydrogrammes ont été injectés en amont du projet (cf. chapitre suivant) lors de la modélisation hydraulique 2D état initial.


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9. SYNTHESE DES ENJEUX LIES A L’HYDROLOGIE

Les enjeux du secteur d’étude vis-à-vis des eaux superficielles sont qualifiés de forts.

En effet, malgré l’absence de captages, dans les eaux de surface, destinés à l’alimentation

en eau potable, une partie du secteur d’étude se situe sur une zone identifiée comme

stratégique pour l’alimentation en eau potable et où le transfert entre les eaux de surface et

les eaux souterraines peut être rapide (présence d’horizons géologiques déstructurés)

De plus, les eaux qui transiteront au travers du site auront pour exutoire final l’océan, qui au

droit du site est classé en réserve marine.

Enfin, la maitrise des eaux de surface apparait importante au regard également de la

présence en aval du projet d’enjeux humains importants :

- la route de Tamarins

- de l’ancienne route nationale

- le quartier de Bois Blanc


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HYDRAULIQUE

10. GESTION DES EAUX PLUVIALES

10.1. EN PHASE EXPLOITATION

Le chapitre ci-dessous traite du dimensionnement hydraulique des ouvrages de gestion des eaux pluviales du site, en phase exploitation.

Le projet d’extraction a été construit en se basant sur le principe de séparation des EP des BV amont et celles des zones d’extraction et avec pour objectif, pour les BV amont, de respecter au maximum le principe de la transparence hydraulique. C'est-à-dire que la totalité des écoulements amont sont déviés du projet pour être redirigés vers leur cheminement normal une fois l’aire du projet contournée.

Durant toute la phase d’exploitation, la gestion des écoulements reste identique.

Elles sont définies sur la figure suivante par :

La mise en place en amont de la zone d’extraction des fossés intercepteurs 1, 2a, 2b, 3, 4 et 5 dimensionnés à partir des débits centennaux ;

Le dimensionnement avec les débits décennaux des fossés collecteurs A à G au vue de la durée d’exploitation du site qui sera de 4.5ans ;

Les eaux présentes sur la zone d’extraction seront gérées spécifiquement par deux bassins de décantation dimensionnés pour du zéro rejet jusqu’à la pluie décennale horaire (cf. chapitre assainissement).


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Figure 9 : Localisation des fossés de gestion des eaux pluviales pendant la phase exploitation


Janvier 2016

L’extraction induit une modification de la topographie du site et donc des bassins versants. La figure ci-dessous illustre ces modifications :

Figure 10 : Bassins versants en phase exploitation


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Les caractéristiques hydromorphologiques de ces nouveaux bassins versants en phase d’exploitation sont décrites dans le tableau ci-dessous :

Nom BVSurface BV

en km2

Longueur BV en

mAlt max en m

Alt min en

m

Pente

moyenne en

%

Alt moyenne

pondérée en

m

Allongement

BV1 0.51 3000 550 115 14.5 332.5 4.2

BV2 0.32 1800 320 75 13.6 197.5 3.2

BV3 0.01 90 85 65 22.2 75.0 1.2

BV4 0.01 210 65 25 19.0 45.0 2.1

BV5 0.02 240 80 35 18.8 57.5 1.7

BV A 0.08 300 130 80 16.7 105.0 1.1

BV B 0.05 210 99 86 6.2 92.5 1.0

BV C 0.05 250 80 30 20.0 55.0 1.1

BV D 0.05 210 75 30 21.4 52.5 0.9

BV E 0.03 120 24 22 1.7 23.0 0.7

BV F 0.03 120 24 22 1.7 23.0 0.7

BV G 0.06 370 122 83 10.5 102.5 1.6

Tableau 7 – Caractéristiques des bassins versants en Phase exploitation

L’estimation des débits décennaux (retenus) et centennaux de ces entités a été réalisée selon la même méthode que celle décrite précédemment.

Les résultats obtenus sont les suivants :


(m³/s)

qs10

(m³/s/km²)

qs100

(m³/s/km²)

BV1 7.0 13.3 13.7 26.0

BV2 4.9 9.2 15.2 28.9

BV3 0.2 0.3 25.6 48.7

BV4 0.2 0.4 23.5 44.8

BV5 0.4 0.8 21.6 41.1

BV A 1.4 2.7 19.0 36.1

BV B 0.7 1.4 16.1 30.7

BV C 0.9 1.8 19.0 36.2

BV D 1.0 2.0 20.2 38.5

BV E 0.4 0.7 14.2 27.1

BV F 0.4 0.7 14.2 27.1

BV G 1.0 2.0 18.5 35.3

Tableau 8 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants en Phase exploitation


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Les ouvrages d’interception des eaux pluviales en amont du projet ont été dimensionnés au minimum pour une période de retour centennale, selon la méthode de Manning-Strickler1. Les résultats et caractéristiques des ouvrages obtenus sont les suivants :

Ouvrages plafond (m) fruit hauteur (m) pente (%)Capacité

(m³/s)K Q100 (m³/s)

1 1.50 1H/1V 1.50 5.30 26.40 30.00 13.3

2a 1.50 1H/1V 1.50 1.70 15.00 9.2

2b 1.50 1H/1V 1.50 15.70 45.50 9.2

3 0.50 1H/1V 0.50 4.50 1.30 0.3

4 0.50 1H/1V 0.50 11.60 2.10 0.4

5 1.00 1H/1V 1.00 4.40 8.20 0.8

Tableau 9 – Dimensionnement des fossés intercepteurs en Phase exploitation

Ce tableau montre que le dimensionnement de ces ouvrages est donc majoré d’au moins 100% par rapport au débit centennal des bassins versants.

Les ouvrages de collecte des eaux pluviales à l’intérieur du périmètre classé ont également été dimensionnés, pour une période de retour décennale minimale, selon la méthode de Manning-Strickler2. Les résultats et caractéristiques des ouvrages obtenus sont les suivants :

Ouvragesplafond

(m)fruit

hauteur

(m)pente (%)

Capacité

(m³/s)K Q10 (m³/s) Q100 (m³/s)

A 1.0 1H/1V 1.00 7.0 10.3 30.00 1.4 2.7

B 1.0 1H/1V 1.00 0.5 2.7 0.7 1.4

C 1.0 1H/1V 1.00 5.0 8.7 0.9 1.8

D 1.0 1H/1V 1.00 1.0 3.9 1.0 2.0

E 1.0 1H/1V 1.00 1.0 3.9 0.4 0.7

F 1.0 1H/1V 1.00 1.0 3.9 0.4 0.7

G 1.0 1H/1V 1.00 1.0 3.9 1.0 2.0

Ce tableau montre que les ouvrages de collecte seront également capables de drainer l’intégralité des écoulements pour une pluie d’occurrence centennale.

1 K correspond au coefficient de Strickler (varie selon le matériau de l’ouvrage). Un coefficient de 30

correspond à des ouvrages en terre


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10.1. APRES LA REMISE EN ETAT

Le chapitre ci-dessous traite du dimensionnement hydraulique des ouvrages de gestion des eaux pluviales du site, après remise en état de celui-ci.

La phase de remise en état consiste en un remblaiement partiel des fosses d’extraction afin de créer des plateformes subhorizontales. Le réseau hydrographique est reconnecté quasiment comme à son état initial. Seules les variations altimétriques sont présentes.

Les ravines ou talweg seront calibrés pour supporter des crues de retour centennal, ils seront pavés de bloc métriques à 600 mm posés sur un géotextile. Les fosses de dissipation de l’énergie seront réalisées en enrochements liés. Chaque chute d’eau disposera d’une fosse de dissipation afin de protéger le site contre l’érosion et diminuer les vitesses en aval.

Les plateformes remises en état seront végétalisées de manière agricole ou « naturelle » et permettront aux eaux de s’y infiltrer en plus grande quantité qu’à l’état initial de par leurs caractéristiques topographique subhorizontal et le matériau de remblaiement mis sur une épaisseur pluri métriques.


Janvier 2016

Figure 11 : Localisation des ouvrages après remise en état


Janvier 2016

La remise en état du site induit également une modification de la topographie et donc des bassins versants. La figure ci-dessous illustre ces modifications :

Figure 12 : Cartographie des bassins versants après remise en état du site et comparaison avec bassins versants état initial


Janvier 2016

L’estimation des débits décennaux et centennaux (retenus) de ces entités a été réalisée selon la même méthode que celle décrite précédemment.

Les résultats obtenus sont les suivants :

Nom BVSurface BV

en km2

Longueu

r BV en

m

Alt max en mAlt min

en m

Pente

moyenne

en %

Alt

moyenn

e

pondéré

e en m

Allongement

BV0 0.01 270 125 75 18.5 100.0 2.6

BV1 0.11 500 75 10 13 43 2

BV2a 0.07 560 160 75 15.2 117.5 2.1

BV2b 0.05 450 75 10 14 43 2

BV3a 0.88 3100 550 70 15.5 310.0 3.3

BV3b 0.09 430 70 10 14 40 1

BV4a 0.09 500 150 75 15.0 112.5 1.7

BV4b 0.08 370 65 10 15 38 1

BV4c 0.06 300 65 10 18 38 1

BV5a 0.21 780 190 75 14.7 132.5 1.7

BV5b 0.06 270 60 10 19 35 19

Tableau 10 – Caractéristiques hydromorphologiques des bassins versants après remise en état

Nom BV Tc en min

BV0 5.0

BV1 9.8

BV2a 8.9

BV2b 8.5

BV3a 28.5

BV3b 9.7

BV4a 9.3

BV4b 8.8

BV4c 7.3

BV5a 13.3

BV5b 7.3

Tableau 11 –Temps de concentration des bassins versants après remise en état


Janvier 2016


(m³/s)

qs10

(m³/s/km²)

qs100

(m³/s/km²)

BV0 0.3 0.5 22.8 43.4

BV1 2.0 3.8 18.2 34.6

BV2a 1.3 2.5 18.7 35.7

BV2b 1.0 1.8 19.1 36.4

BV3a 11.3 21.4 12.8 24.4

BV3b 1.6 3.1 18.3 34.8

BV4a 1.7 3.2 18.5 35.3

BV4b 1.5 2.9 18.8 35.8

BV4c 1.2 2.3 20.1 38.2

BV5a 3.5 6.6 16.5 31.4

BV5b 1.2 2.3 20.0 38.2

Tableau 12 : Débits décennaux et centennaux des bassins versants après remise en état

Les ouvrages d’interception et de gestion des eaux pluviales ont été dimensionnés, pour une période de retour centennale, selon la méthode de Manning-Strickler. Les résultats et caractéristiques des ouvrages obtenus sont les suivants :

Ouvragesplafond

(m)fruit hauteur (m)

pente

(%)

Capacité

(m³/s)K Q100 (m³/s)

1 1.5 1H/1V 1.5 2.1 16.6 30.00 2.5

2 1.5 1H/1V 1.5 7.8 32.0 2.5

3 1.5 1H/1V 1.5 5.2 26.2 21.4

4 1.5 1H/1V 1.5 8.0 32.4 21.4

5 1.5 1H/1V 1.5 16.1 45.9 3.2

6 1.5 1H/1V 1.5 21.4 53.1 3.2

A 1.5 1H/1V 1.5 1.9 15.8 2.5

B 1.5 1H/1V 1.5 1.0 11.5 21.4

C 2.0 1H/1V 2.0 2.0 34.9 21.4

D 1.5 1H/1V 1.5 3.6 21.8 3.2

Tableau 13 – Dimensionnement des ouvrages après remise en état

Ces ouvrages permettront donc de faire transiter les écoulements centennaux de leurs bassins versants, avec une marge confortable.


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11. MODELISATION MATHEMATIQUE DES ECOULEMENTS

11.1. DESCRIPTION DES SCENARII MODELISES

Trois scénarii ont été modélisés afin d’étudier les conséquences du projet sur les conditions d’écoulements du site.

Scénario 1 : Etat Initial + Q100

Intégration de la topographie actuelle du site et des ouvrages hydrauliques et routiers existants. La figure ci-dessous illustre la topographie (Modèle Numérique de Terrain) du site à l’état initial. Cette illustration est issue du modèle mathématique 2D des écoulements :

Figure 13 : Modèle numérique de terrain couplé à l’orthophotographie du site à l’état initial et ouvrages existants


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Scénario 2 : Etat exploitation + Q10

Intégration de la topographie en phase exploitation la plus contraignante d’un point de vu hydraulique du site et des ouvrages hydrauliques et routiers existants. Les ouvrages de gestion des eaux pluviales sont intégrés dans le MNT.

La figure ci-dessous illustre la topographie (Modèle Numérique de Terrain) du site durant cette phase exploitation. Cette illustration est issue du modèle mathématique 2D des écoulements :

Figure 14 : Modèle numérique de terrain 3D à l’état exploitation couplé à l’orthophotographie du site (état actuel)


Janvier 2016

Scénario 3 : Etat remis en état

Intégration de la topographie après la remise en état du site y compris ouvrages hydrauliques et routiers existants. Les ouvrages de gestion des eaux pluviales prévus dans cette remise en état sont intégrés dans le MNT.

La figure ci-dessous illustre la topographie (Modèle Numérique de Terrain) du site durant cette phase remis en état. Cette illustration est issue du modèle mathématique 2D des écoulements :

Figure 15 : Modèle numérique de terrain 3D à l’état remis en état couplé à l’orthophotographie du site (état actuel)


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11.2. MISE EN ŒUVRE DU MODELE ET PRESENTATION DU LOGICIEL

INFOWORKS ICM

11.2.1. Module 2D

InfoWorks 2D est un module intégré au sein du logiciel InfoWorks ICM pour la modélisation des cours d’eau et des réseaux d’assainissement pluvial.

11.2.2. Intérêt

L’Analyse de l'extension des zones inondables potentielles et la définition des caractéristiques hydrauliques comme la profondeur et la vitesse des écoulements est un problème complexe, en particulier dans les zones urbaines et /ou endiguées où les infrastructures peuvent réduire les inondations dans certaines zones, tout en les augmentant

dans d'autres.

Les simulations en 1D peuvent très bien fournir des informations concernant les débits et les profondeurs d’écoulement sur les plaines d'inondation. C’est une méthode rapide et efficace pour déterminer l'extension maximale du champ d’expansion des crues, mais elle se fonde sur des hypothèses relatives sur le sens des écoulements. Les simulations 1D sont également limitées lorsque des

informations détaillées sur les vitesses de ces écoulements sont nécessaires dans des configurations particulières, fortement influencés par les obstructions causées par les infrastructures telles que les routes et les bâtiments.

Dans ce cadre, les simulations en 2D sont mieux adaptées à la modélisation des écoulements pour des géométries complexes telles que les zones urbaines, des digues, des intersections de routes et autres infrastructures de transport et les terrains où les directions des écoulements sont difficiles à prévoir. Les modélisations en 2D nécessitent des données topographiques nombreuses et sont couteuses en temps de calcul.

La modélisation des évènements complexes avec précision et efficacité exige un modèle à la fois 1D et 2D. Le logiciel Infoworks ICM combine à la fois un moteur 1D et 2D. Le modèle combine des éléments unidimensionnels et bidimensionnels.

L’utilisation de la simulation 1D permet d'identifier les zones où les inondations se produisent. Une fois que les zones d’intérêt, touchées par les débordements sont identifiées, il est possible de construire le modèle 2D et en utilisant le calcul combinant le 1D et 2D, de déterminer la direction et les hauteurs des écoulements sur le lit majeur.

Dadon (74) – Rumilly (HYDRETUDES 2008)


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11.2.3. Moteur hydraulique 2D

Infoworks 2D utilise des algorithmes performants basés sur une méthode type volumes finis pour résoudre l’équation complète de St-Venant utilisant le solveur de Riemann particulièrement adapté aux régimes hydrauliques rapidement variés tels que ceux à travers les rues escarpées, les carrefours et ceux qui sont associés aux submersions de digues.

Les moteurs 1D et 2D tournent en même temps permettant l'échange d'eau entre les modèles à chaque pas de temps. Les échanges se font au niveau des déversements (spills).

11.2.4. Mailleur 2D

L'espace est discrétisé sous forme d’un maillage non structuré. Le module 2D d’InfoWorks est basé sur un maillage de surface, donnant un maximum de flexibilité pour le modeleur et en veillant à ce que le système soit inspiré de la topographie du site d’étude de façon aussi précise que possible.

Cette souplesse dans le maillage augmente le nombre de types d’écoulement que l'on peut modéliser.

Un certain nombre de types de maillage peuvent être utilisés et combinés dans un modèle :

Maillage triangulaire non structuré qui est la meilleure solution pour l'analyse des écoulements complexes ;

Maillage dans les zones présentant un intérêt particulier; maillage quadrangulaire non structuré qui est apte à modéliser les écoulements canalisés;

Maillage rectangulaire en vue de simplifier les modes d'écoulement.

Les spécifications de la maille peuvent varier selon les secteurs du modèle, permettant une excellente résolution autour des zones d’intérêt tout en utilisant une résolution plus faible pour les régions moins importantes. Le générateur de maillage peut également inclure des vides (bâtiments), des murs, de préciser la rugosité des zones individuelles. Ce point est crucial pour simuler avec précision les circulations d’eau autour des bâtiments, sur les routes et dans les zones de terrain ouvert, comme les champs.

Les données nécessaires pour générer le modèle de maillage peuvent être importées à partir des couches de fond, de modèle numérique ou des caractéristiques d’un réseau 1D.

Dadon (74) – Rumilly (HYDRETUDES 2008)

Giffre (74) – Marignier (HYDRETUDES 2008)


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11.3. CONSTRUCTION ET ARCHITECTURE DU MODELE 2D

Pour les besoins spécifiques du projet, la zone à enjeux étant l’emprise de l’extraction, nous avons choisi de réaliser un modèle hydraulique totalement en 2D, afin d’y déterminer les champs de hauteurs et de vitesses d’écoulement (valeur, direction). Ci-dessous est représentée l’architecture du modèle à l’état exploitation (l’architecture des 3 modèles étant similaire):

Figure 16 : Architecture du modèle

Injection des hydrogrammes

amont

Hauteur de mer

2m NGR

Zone modélisée Injection des

hydrogrammes

dans fossés

Lignes caractéristiques

Maillage hydraulique : 490 000 triangles de

calcul

Intégration des ouvrages hydrauliques dans le MNT (bassins

de décantation, ouvrages de transparence, fossés…)


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11.4. CONDITIONS AUX LIMITES

- Débit :

Les hydrogrammes de la crue décennale ou centennale des bassins versants ont été intégrés comme condition limite amont des modèles selon la phase du projet.

- Conditions aux limites :

Une condition de type hauteur normale a été appliquée à l’extrémité aval du modèle, permettant les transferts d’eau en sortie du modèle.

Une hauteur de mer égale à 2 m NGR a été appliqué en aval du modèle, représentant la surcote marine moyenne observée lors d’un épisode cyclonique

11.5. INTEGRATION DES OUVRAGES

Comme montré figure page précédente, tous les ouvrages hydrauliques présents sur la zone d’étude pour chaque phase ont été intégrés dans le Modèle Numérique de Terrain (Ouvrages RN, RN1a, bassins de décantation, fossés intercepteurs, fossés collecteurs, fosses de dissipation)

11.6. CALAGE DU MODELE

Les coefficients de Manning utilisés dans les modèles ont été déterminés à la suite d’observations de terrain et avec l’expérience de notre bureau d’étude dans la modélisation mathématique d’écoulements.

Les résultats du modèle (H, V) ont été analysés en recoupant les valeurs avec la topographie existante (MNT, visite in situ, …) afin de vérifier leur validité avant d’éventuelle nouvelle itération de calcul.


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12. ANALYSE DES ECOULEMENTS

12.1. RESULTATS DU SCENARIO 1 – ETAT INITIAL + Q100

12.1.1. Introduction

Les simulations de la crue centennale des axes d’écoulements traversant le site à l’état initial, générée par un évènement pluvieux de période de retour centennale et de durée les temps de concentration de chaque bassin versant, ont permis de mettre en évidence les paramètres caractéristiques des écoulements induits.

La figure page suivante illustre l’étendue de la zone d’expansion de la crue centennale à l’état initial du site résultant de la modélisation mathématique 2D:


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Figure 17 : Représentation 3D des écoulements du scénario 1 – Crue centennale en l’état initial


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12.1.2. Analyse des écoulements

Les résultats des modélisations d’une crue centennale dans la configuration actuelle du site (état dit initial), sont représentés et analysés sur les figures ci-dessous.

Les hauteurs d’eau maximales atteintes sont majoritairement inférieures à 0.5 m, mais atteignent des valeurs un peu plus importantes au droit des contractions hydrauliques (ouvrages de la RN1a notamment).

Des phénomènes de ruissellement en nappe apparaissent et les orientations et emprises des écoulements sont illustrées ci-dessous :

Figure 18 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue centennale en l’état initial


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Les vitesses d’écoulement sont en moyenne de l’ordre de 2,5 m/s le long des axes d’écoulements préférentiels et diminuent sur les portions de débordement en nappe. Les vitesses maximales sont atteintes au droit des zones ponctuelles de fortes pentes et/ou de contractions hydrauliques (ouvrages de la Route des Tamarins notamment).

La répartition des vitesses d’écoulement maximales est illustrée sur la figure ci-dessous :

Figure 19 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue centennale en l’état initial3

Le croisement type PPRi de ces 2 paramètres hauteurs/vitesses a permis d’obtenir une cartographie d’un zonage de l’aléa inondation, présentée page suivante.

3 La zone inondable n’est pas exactement identique entre les figures 18 et 19. Ces zones

différentielles sont des zones où les hauteurs sont négligeables (<3cm) avec des vitesses légèrement supérieures à 5cm/s.


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Figure 20 : Zonage aléas inondation issu de la modélisation hydraulique 2d– Crue centennale en l’état initial


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Note : La modélisation hydraulique 2D n’intégrant pas l’intégralité des bassins versants amont de la zone d’étude, les zones d’aléa moyen en limite haute de la zone modélisée figure précédente sont notamment dues à l’injection « en ligne » des hydrogrammes.

Ci-dessous est rappelé le zonage de l’aléa inondation tel que défini par le Plan de Prévention des Risques Inondation, en vigueur, sur la Commune de Saint Leu :

Figure 21: Zonage de l’aléa inondation actuel (PPRi Saint Leu)

Ainsi, la zone d’aléa rouge du PPRi actuel au niveau du BV0 se rejetant dans la Ravine du Trou est, comme pressenti par l’analyse topographique du site, erronée. En effet, les eaux de ruissellement se dirigent bien majoritairement vers l’OH1.


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12.2. RESULTATS DU SCENARIO 2 – ETAT EXPLOITATION + Q10


Les simulations de la crue décennale du talweg traversant le projet lors de l’exploitation, générée par un évènement pluvieux de période de retour décennale et de durée les temps de concentration de chaque bassin versant, ont permis de mettre en évidence les paramètres caractéristiques des écoulements induits lors de la phase exploitation.

La figure ci-dessous illustre l’étendue de la zone d’expansion de la crue décennale au niveau du projet résultant de la modélisation mathématique 2D:


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Figure 22 : Représentation 3D des écoulements du scénario 2 – Phase exploitation + Q10


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Les résultats des modélisations d’une crue décennale se produisant durant la phase d’exploitation du site, sont représentés et analysés sur les figures ci-dessous.

Les hauteurs d’eau maximales atteintes sont comprises entre 0.5m et 1m dans les fossés intercepteurs et collecteurs. La marge prévue dans les calculs chapitre 10.1 En phase exploitation est donc cohérente.

La figure ci-dessous représente un profil en travers de la hauteur maximale en aval du fossé intercepteur 1 :

Figure 23 : Hauteur maximale dans le fossé intercepteur 1 en phase exploitation

L’assainissement pluvial dans la zone de projet joue pleinement son rôle puisque toutes les eaux des fossés collecteurs sont drainées vers les bassins de décantation qui sont suffisamment bien dimensionnés pour permettre un zéro rejet vers le milieu naturel (cf. 13.4 Dimensionnement des bassins de décantation).

De plus, les fossés intercepteurs sont également bien dimensionnés puisque toutes les eaux arrivant de l’amont sont redirigées aux exutoires définis. La zone d’extraction est donc convenablement protégée.


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La carte des hauteurs d’eau maximales est illustrée sur la figure ci-dessous :

Figure 24 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue décennale en phase exploitation


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Les vitesses d’écoulement sont en moyenne de l’ordre de 2,5 à 3.5 m/s le long des axes d’écoulements préférentiels (fossés notamment) et diminuent sur les portions de débordement en nappe. Les vitesses maximales sont atteintes au droit des zones ponctuelles de fortes pentes et/ou de contractions hydrauliques (ouvrages de la Route des Tamarins notamment).


Figure 25 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue décennale en phase exploitation4

4 La zone inondable n’est pas exactement identique entre les figures 24 et 25. Ces zones

différentielles sont des zones où les hauteurs sont négligeables (<3cm) avec des vitesses supérieures à 5cm/s.

SCPR page EH Carrière Saint Leu SCPR

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12.3. RESULTATS DU SCENARIO 3 – REMISE EN ETAT + Q100


Les simulations de la crue centennale des talwegs traversant le site à l’état projet, générée par un évènement pluvieux de période de retour centennale et de durée les temps de concentration de chaque bassin versant, ont permis de mettre en évidence les paramètres caractéristiques des écoulements induits lors de la phase Remise en état.

La figure ci-dessous illustre l’étendue de la zone d’expansion de la crue centennale du talweg au niveau du projet résultant de la modélisation mathématique 2D:


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Figure 26 : Représentation 3D des écoulements du scénario 2 – Phase remis en état + Q100


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Les résultats des modélisations d’une crue centennale dans la configuration du site après extractions et remise en état, sont représentés et analysés sur les figures ci-dessous.

Les hauteurs d’eau maximales atteintes sont majoritairement inférieures à 0.5 m, mais atteignent des valeurs plus importantes au droit des contractions hydrauliques (ouvrages de la Route des Tamarins notamment).

Des phénomènes de ruissellement en nappe apparaissent et les orientations et emprises des écoulements sont illustrées ci-dessous :

Figure 27 : Hauteurs d’eau maximales atteintes (m) – Crue centennale après remise en état


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Les vitesses d’écoulement sont en moyenne de l’ordre de 2,5 m/s le long des axes d’écoulements préférentiels et diminuent sur les portions de débordement en nappe. Les vitesses maximales sont atteintes au droit des zones ponctuelles de fortes pentes et/ou de contractions hydrauliques (ouvrages de la RN1a notamment). Sur les zones d’écoulement en nappe, les vitesses sont plus faibles, comprises entre 0,3 et 1 m/s.


Figure 28 : Vitesses d’écoulement maximales atteintes (m/s) – Crue centennale après remise en état


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Les ouvrages hydrauliques préconisés pour la remise en état sont correctement dimensionnés.

En effet, les écoulements en amont de la zone extraite sont totalement drainés par les fossés intercepteurs jusqu’aux fosses de dissipation en contrebas.

Ces dernières offrent une protection efficace contre l’érosion et permettent de diminuer les vitesses en entrée de fossé.

Les fossés permettent de faire transiter les eaux sans aucun débordement jusqu’en aval de la RN.

La topographie en aval de la RN étant en grande partie identique à l’état initial, les paramètres hauteurs/vitesses sont similaires (analyse dans chapitre suivant).

En revanche, les écoulements du BV0 sont modifiés puisque la remise en état du site engendre une importante surface plane qui va favoriser considérablement l’infiltration des eaux dans le sol.

Une analyse croisée des paramètres hauteurs – vitesses a également été réalisée pour ce scénario, ceci a permis d’établir la carte des aléas inondation correspondante :


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Figure 29 : Zonage aléas inondation issu de la modélisation hydraulique 2d– Crue centennale après remise en état du site


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12.4. ANALYSE DES IMPACTS

12.4.1. Comparaison état initial/Remis en état sur les secteurs à enjeux

Une analyse cartographique a été réalisée pour déterminer les conséquences du projet sur les écoulements en crue centennale sur les secteurs à enjeux.5

5 Dans cette étude, les modélisations mathématiques 2D sont réalisées à l’échelle de la carrière et

non à l’échelle de la parcelle. Sur de tels zooms, il convient donc de comparer les résultats de manière globale.


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Un zoom a été réalisé sur la RHI, principale zone à enjeux du site au regard du risque inondation.

Figure 30 : Comparaison des hauteurs d’eau (m) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI


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Figure 31 : Comparaison des vitesses d’eau (m/s) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI


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Figure 32 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur RHI

Il apparaît que sur ce secteur les conditions d’écoulement sont légèrement améliorées par la remise en état du site, du fait de la diminution de la surface du bassin versant de cette zone (BV5a).


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Un deuxième zoom a été réalisé sur la ferme en aval de l’OH297, zone également à enjeux du site au regard du risque inondation.

Figure 33 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur la ferme en aval de l’OH297

La remise en état permet également d’améliorer légèrement les conditions d’écoulement au droit de cette zone habitée, du fait de la diminution du bassin versant de cette zone (BV4a).


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Un dernier zoom a été réalisé en aval de l’ouvrage OH295, zone où les enjeux sont mineurs (2 habitations, zone A et N au PLU) :

Figure 34 : Comparaison des hauteurs d’eau (m) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295

On constate une augmentation des hauteurs en rive droite de l’axe d’écoulement (moins de 3cm


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Figure 35 : Comparaison des vitesses d’eau (m/s) entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295


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Figure 36 : Comparaison des aléas inondations entre l’état initial (à gauche) et après remise en état (à droite) – Zoom sur aval OH295

On constate une augmentation du risque inondation du fait d’une augmentation de la superficie du BV3a. Au niveau des enjeux du secteur :

- Au droit de la maison la plus au nord, les hauteurs d’eau augmentent de 2cm (3.5cm après remise en état) et les vitesses augmentent de 5cm/s (0.1m/s après remise en état)

- Au droit de la maison la plus au sud, les hauteurs d’eau augmentent de 3cm (4cm après remise en état) et les vitesses augmentent de 30cm/s (0.3m/s après remise en état)

Ces paramètres hauteurs/vitesses après remise en état au droit des 2 habitations restant extrêmement faibles (moins de 5cm d’eau), la réalisation d’un merlon en amont immédiat de ces maisons est préconisée.


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Dans le cadre des dispositions prises pour la protection acoustique de ces maisons en phase exploitation, un mur maçonné de 2.5m de haut sera construit tel que présenté sur la figure ci-dessous :

Figure 37 : Protection acoustique pendant la phase exploitation

Ces ouvrages pourront donc être conservés après remise en état et permettront de protéger efficacement ces habitations contre les inondations.


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12.4.2. Impacts sur la Ravine du Trou

Seules les phases exploitation pourront potentiellement avoir un impact sur la Ravine du Trou, du fait de la mise en place de fossés intercepteurs en amont de la carrière qui redirigent une partie des écoulements vers le cours d’eau et qui changent ainsi leurs exutoires naturels par rapport à l’état initial (cf figure 9 et 10).

Après remise en état du site, les exutoires de ces fossés seront modifiés, la Ravine du Trou ne sera plus impactée (cf figure 11).

Les fossés intercepteurs en question, à savoir le n°1, 3 et 4, sont dimensionnés pour intercepter les écoulements d’une crue centennale.

Si un événement d’une telle période de retour survenait lors des 4.5 ans d’exploitation, ces fossés rejetteraient, en débit de pointe, environ 14m³/s dans la Ravine du Trou.


(m³/s)

qs10

(m³/s/km²)

qs100

(m³/s/km²)

BV1 7.0 13.3 13.7 26.0

BV2 4.9 9.2 15.2 28.9

BV3 0.2 0.3 25.6 48.7

BV4 0.2 0.4 23.5 44.8

BV5 0.4 0.8 21.6 41.1

BV A 1.4 2.7 19.0 36.1

BV B 0.7 1.4 16.1 30.7

BV C 0.9 1.8 19.0 36.2

BV D 1.0 2.0 20.2 38.5

BV E 0.4 0.7 14.2 27.1

BV F 0.4 0.7 14.2 27.1

BV G 1.0 2.0 18.5 35.3

Tableau 14 - Débits décennaux et centennaux des bassins versants en Phase exploitation

A titre indicatif, le débit de pointe Q100 de la Ravine du Trou est estimé à 425m³/s.

Les débits de pointe de ces 3 fossés (14m³/s) représentent donc 3.3% du débit de pointe de la Ravine du Trou.

De plus, les temps de concentration des bassins versants de la Ravine du Trou (142min) et des fossés (23min pour le fossé 1, 5min pour les fossés 2 et 3) permettent de penser que les débits de pointe de ces fossés se rejetteront dans la Ravine du Trou bien avant que le débit de pointe de cette dernière arrive au même point.

Il est donc rationnel d’en conclure que les impacts des fossés intercepteurs sur la Ravine du Trou seront minimes.


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12.4.3. Impacts sur les ouvrages de transparence hydraulique actuels

Une analyse des impacts provoqués par la modification des bassins versants entre l’état initial et la remise en état sur les ouvrages hydraulique de transparence du site a été réalisée.

Ouvrage hydraulique Dimensions Pente Débit capable (m³/s)Q100 état initial

(m³/s)

Q100 Remis en état

(m³/s)

Impact après

remise en état (%)

1.75m x 0.80m 2 à 6% 9.3 4 2.8 -30

1.70m x 0.80m 2 à 6% 9 4 2.8 -30

OH2 0.80m x 0.60m 7.50% 3 1.5 2 +33

OH3 0.78m x 0.65m 10 à 12% 3.7 1.1 1.1 0

OH4 1m (buse) 2.50% 3.5 0.9 0.6 -33

OH5 1.0m x 1.30m 2.50% 6.5 5.4 4.5 -17

OH6 800mm (buse) 2.50% 1.9 / / /

OH7 0.80m x 0.70m 2.5% à 6% 2.7 / / /

OH293 3.0m x 3.15m 16.50% 247.3 7.9 6.1 -23

OH295 5.1m x 6.0m 10% 917.8 6.5 16 +146

OH297 5.0m x 3.5m 16.50% 583.3 7 3 -57

OH301 4.0m x 3.5m 16.50% 426.4 6.5 4.9 -25

OH1

Figure 38 : Analyse des impacts de la remise en état sur les ouvrages hydraulique de transparence actuels

D’une manière générale, tous les ouvrages de transparence sont capables de drainer un débit centennal, dans l’hypothèse de leurs pleines capacités.

La remise en état du site a des impacts positifs sur la majorité des ouvrages, notamment les ouvrages de transparence de la RN1a au droit des secteurs à enjeux (OH4 et OH5).

Inversement, l’augmentation du BV3a et la concentration des écoulements en amont de la Route des Tamarins après remise en état impliquent une augmentation des débits de pointe dans l’OH295 et de façon plus modeste dans l’OH2. Ces deux ouvrages ont néanmoins des capacités nettement suffisantes pour jouer pleinement leur rôle de transparence hydraulique après remise en état.


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ASSAINISSEMENT

13. TRAITEMENT DES POLLUTIONS DU SITE

13.1. REGLEMENTATION

La réglementation vis-à-vis des rejets d’eau dans le milieu est dictée par l’arrêté du 22 septembre 1994.

Le texte est explicite :

o Eaux de procédés des installations

Les rejets d'eau de procédés des installations de traitement des matériaux à l'extérieur du site autorisé sont interdits. Ces eaux sont intégralement recyclées. Le circuit de recyclage est conçu de telle manière qu'il ne puisse donner lieu à des pollutions accidentelles. Un dispositif d'arrêt d'alimentation en eau de procédé de l'installation, en cas de rejet accidentel de ces eaux, est prévu.

o Eaux de ruissellement des installations de stockage des déchets inertes et des terres non polluées

L'exploitant doit s'assurer que les installations de stockage des déchets inertes et des terres non polluées résultant du fonctionnement des carrières ne génèrent pas de détérioration de la qualité des eaux. L'exploitant doit procéder, si l'étude d'impact en montre la nécessité, au traitement et au recyclage des eaux de ruissellement des installations de stockage des déchets et des terres non polluées.

o Eaux rejetées (eaux d'exhaure, eaux pluviales et eaux de nettoyage)

I. - Les eaux canalisées rejetées dans le milieu naturel respectent les prescriptions suivantes :

- le pH est compris entre 5,5 et 8,5; - la température est inférieure à 30 °C; - les matières en suspension totales (MEST) ont une concentration inférieure à 35

mg/l (norme NF T 90 105) ; - la demande chimique en oxygène sur effluent non décanté (D.C.O.) à une

concentration inférieure à 125 mg/l (norme NF T 90 101) ; - les hydrocarbures ont une concentration inférieure à 5 mg/l (norme DIN 1999).


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Ces valeurs limites sont respectées pour tout échantillon prélevé proportionnellement au débit sur vingt-quatre heures ; en ce qui concerne les matières en suspension, la demande chimique en oxygène et les hydrocarbures, aucun prélèvement instantané ne doit dépasser le double de ces valeurs limites.

Ces valeurs doivent être compatibles avec les objectifs de qualité du milieu récepteur, les orientations du schéma d'aménagement et de gestion des eaux et la vocation piscicole du milieu. Elles sont, le cas échéant, rendues plus contraignantes.

L'arrêté d'autorisation peut, selon la nature des terrains exploités, imposer des valeurs limites sur d'autres paramètres.

La modification de couleur du milieu récepteur, mesurée en un point représentatif de la zone de mélange, ne doit pas dépasser 100 mg Pt/l.

II. - Le ou les émissaires sont équipés d'un canal de mesure du débit et d'un dispositif de prélèvement.

III. - L'arrêté d'autorisation précise le milieu dans lequel le rejet est autorisé ainsi que les conditions de rejet.

Lorsque le rejet s'effectue dans un cours d'eau, il précise le nom du cours d'eau, ainsi que le point kilométrique du rejet.

Il fixe la fréquence des mesures du débit et des paramètres à analyser.


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13.2. RAPPEL SUR LES PRINCIPES D’EXPLOITATION DE LA CARRIERE

L’installation de traitement de matériau est une installation de tri. Ainsi, aucun lavage de matériau n’est prévu.

De plus, la gestion des eaux pluviales du site est conçue pour permettre une séparation des EP des bassins versants naturels vis-à-vis des EP des zones d’extraction et de préparation des matériaux.

Ainsi, cette gestion permet de minimiser et de maitriser les volumes d’eau susceptibles de contenir des pollutions liés à l’activité du site, qui seront traités séparément via des bassins de décantation.

13.3. SYNOPTIQUE DE L’ASSAINISSEMENT DU SITE

Le projet prévoit d’implanter deux bassins de décantation afin de traiter les pollutions et les MES contenues dans les eaux de ruissellement.

Des fossés d’interceptions seront mis en place afin de drainer toutes les eaux de ruissellement en amont du site (donc non polluées) et les diriger vers le milieu naturel.

De plus, afin de collecter toutes les eaux susceptibles de contenir des pollutions dues à l’activité du site, des fossés collecteurs seront positionnés à l’aval des zones d’extraction et seront connectés aux bassins de décantation.

Le synoptique de l’assainissement du site est présenté sur la carte page suivante :


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Figure 39 : Synoptique de l'assainissement du site


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13.4. DIMENSIONNEMENT DES BASSINS DE DECANTATION

13.4.1. Hypothèses de dimensionnement

Conformément à la réglementation en vigueur, les bassins de décantation seront dimensionnés pour une période de retour décennale (Q10).

Ainsi, pour des pluies égales ou inférieures à la pluie décennale horaire, il n’y aura aucun rejet dans le milieu naturel. Des surverses seront mises en place pour les pluies d’occurrence supérieures.

La technique de traitement des eaux de ruissellement choisie pour ce site est une décantation des particules. Les ouvrages de décantation sont de type longitudinal, son fonctionnement est de type statique (vitesse faible) permettant une décantation diffuse des particules.

En l’absence de données d’entrées (notamment la concentration de MEST6), les bassins de décantation ont été dimensionnés pour une taille maximale de particules à décanter.

Ainsi, le choix a été fait de décanter toutes les particules de diamètre supérieur à 0.02 mm, correspondant à du limon moyen.

Note : La taille de la particule de référence à décanter pour les eaux pluviales est de 0.05mm (limon grossier)

Figure 40 : Caractéristiques des particules à sédimenter

6 MEST : Matières en Suspension Totales


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13.4.2. Calcul des volumes à stocker

Conformément aux indications du « Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion » (DEAL, 2012), la méthode des pluies a été utilisée pour déterminer les volumes à stocker dans les bassins de décantation.

Ce volume est calculé selon la formule suivante :

Où : V est le volume à stocker

Δhmax est la différence maximale entre les hauteurs d’eau précipitées et les hauteurs d’eau évacuées en fonction du temps

Sa est la surface active du ruissellement qui correspond au produit de la surface totale du bassin versant drainé avec le coefficient du ruissellement.

Note : Le choix du zéro rejet ayant été fait pour le dimensionnement de ces bassins de décantation (pour une pluie de période de retour Q10 horaire), Δhmax est dans ce cas égal à la hauteur d’eau précipitée :

Où : h(t) est la hauteur d’eau précipitée (en mm)

a et b sont les coefficients de Montana (secteur 1)

t le temps (en min)

Afin de calculer la surface active, les bassins versants des bassins de décantation ont été tracés et sont présentés page suivante.

Le coefficient de ruissellement est égal à 0.6.


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Figure 41 : Bassins versants des deux bassins de décantation


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Les surfaces de ces deux bassins versants sont résumées dans le tableau ci-dessous :

Nom Bassin versant Surface BV en ha

BV1 18.6

BV2 16.0

Tableau 15: surfaces des bassins versants des bassins de décantation

Les volumes à stocker pour chaque bassin de décantation sont donc égaux à :

Bassin de décantation Volumes à stocker

(en m³)

1 6693

2 5757

Tableau 16 : Volumes d'eau à stocker pour chaque bassin de décantation (pour Q10 horaire)


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13.4.3. Dimensionnement

13.4.3.1. Principe de fonctionnement

Dans les ouvrages de décantation statique, les particules en suspension dans un liquide au repos sont soumises à deux forces :

la force motrice qui est la pesanteur la force de résistance due à la viscosité et l’inertie

La résultante de ces forces va entrainer l’apparition d’une vitesse de sédimentation. Ainsi dans un décanteur statique l’eau se déplace horizontalement tandis que les particules tombent verticalement. Les particules peuvent-être considérées comme éliminées lorsqu’elles touchent le radier. L’efficacité d’un décanteur dépend donc de sa surface et non de son volume.

Les étapes de fonctionnement sont les suivantes :

1. collecte des eaux de ruissellement par les fossés et drainages vers l’ouvrage,

2. tranquillisation et injection du flux dans le regard de tranquillisation,

3. décantation des particules dans le bassin,

4. Surverse si période de retour > période de retour de dimensionnement

Figure 42 : Schéma du principe de la décantation des particules

Le bassin de décantation sera réalisé avec une géo-membrane étanche.

L’évacuation des matières décantées pourra s’effectuer par hydro-cureuse, à la pelle ou

au chargeur

2 1 3 4


Janvier 2016

13.4.3.2. Méthodologie et résultats

Le tableau ci-dessous présente les différents paramètres utilisés pour le calcul de la vitesse de chute des particules les plus petites à décanter :

La première étape consiste à déterminer la vitesse de chute de la particule dans le bassin de décantation. Cette vitesse se calcule grâce à l’équation suivante :

Figure 43 : Formule de la vitesse de chute de la particule

Dans le présent cas, la masse volumique réelle de la particule (limon moyen) est égale à 2633 kg/m³ et son diamètre est égale à 0.01mm.

Ainsi, la vitesse de chute de la particule est égale à 0.0002 m/s (0.8 m/h).

La deuxième étape consiste à déterminer la surface minimale du bassin de décantation As via la formule suivante :

Figure 44 : Formule de la surface minimale du bassin de décantation


Janvier 2016

Les débits décennaux à l’entrée des bassins de décantation a été calculé au chapitre 10.1 En phase exploitation et sont résumés dans le tableau ci-dessous :

Bassin de décantation

Q10 (en m³/s)

1 3.1

2 2.7

Tableau 17 : Q10 à l'entrée des bassins de décantation

Au régard des débits décennaux à l’entrée des bassins de décantation, les surfaces minimales à respecter sont les suivantes :

Bassin de décantation

Surface minimale (en m²)

1 836

2 728

Tableau 18 : Surface minimale des bassins de décantation

En l’absence de données d’entrée fiable en terme de concentration en MES à la Réunion, le « Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion » de la DEAL présente un tableau théorique sur le taux d’abattement des MES en fonction de la vitesse de chute dans le bassin de décantation :


Janvier 2016

Tableau 19 : Performances des ouvrages sur la pollution chronique (DEAL, 2012)

Ainsi, les vitesses dans les 2 bassins de décantation étant comprises entre 0.2m/h et 0.8m/h, le taux d’abattement des MES à l’intérieur de ceux-ci s’approche des 100%.

13.4.3.3. Dimensions des bassins de décantation

Les deux schémas pages suivantes résument les dimensions des bassins de décantation qui seront mis en place en phase exploitation.


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Bassin de décantation n°1 :

Figure 45 : Vue 3D du MNT - Zoom sur le bassin 1

Figure 46 : Dimensions du bassin de décantation 1 (en m)

Le bassin de décantation n°1 aura donc une surface de 3028 m² (>836m² minimal) et

pourra contenir un volume de 15 340 m³ (>6693 m³).

Une marge de plus de 100% est donc prise pour satisfaire un rejet nul dans le milieu

naturel jusqu’à la pluie décennale horaire.


Janvier 2016

Bassin de décantation n°2 :

Figure 47 : Vue 3D du MNT - Zoom sur le bassin 2

Figure 48 : Dimensions du bassin de décantation 2 (en m)

Le bassin de décantation n°2 aura donc une surface de 3300 m² (>726m² minimal) et

pourra contenir un volume de 11 270 m³ (>5757 m³).

Une marge de plus de 100% est donc prise pour satisfaire un rejet nul dans le milieu

naturel jusqu’à la pluie décennale horaire.


Janvier 2016

CONCLUSION

Il apparaît, au travers de cette étude, que les risques inondation identifiés au PPRi peuvent être modifiés et les outils employés ici ont permis de préciser les risques en vigueur.

De plus, une série d’ouvrages de gestion des eaux pluviales en phase exploitation pour une pluie d’occurrence décennale a été dimensionnée et la modélisation du fonctionnement correspondant a permis de vérifier le bon fonctionnement hydraulique du système. Une marge importante a été prise pour le dimensionnement de ces ouvrages qui sont capables de drainer les écoulements d’une pluie d’occurrence centennale.

Enfin, les ouvrages hydrauliques mis en place après remise en état montrent une amélioration des conditions d’écoulement et surtout une meilleure protection vis-à-vis du risque inondation sur les secteurs à enjeux. Le projet est donc conforme aux conditions du nouveau règlement du PPR en cours d’approbation.

L’assainissement du site pendant la phase d’exploitation sera assurée par l’implantation de deux bassins de décantation capables de stocker un volume deux fois supérieur à la pluie décennale horaire avant rejet dans le milieu naturel. Ces bassins de décantation seront capables de décanter des particules très fines <0.02mm et auront un taux d’abattement des MES proches de 100%. Ainsi, même en l’absence de donnée d’entrée sur la concentration en MES arrivant dans les bassins, il est plus que vraisemblable d’en déduire qu’une concentration de MES égale à 20mg/l sera respectée.

Ces systèmes permettront de traiter efficacement les pollutions liées aux matières en suspension et de s’assurer que les ruissellements sur les zones d’extraction ne pourront être rejetés sans traitement dans le milieu naturel quel que soit l’avancement de l’extraction.

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