indre note méthodo v1 - ministère de la transition

Historique des versions du document

Version Date Commentaire0 22 mars 2013 Version provisoire

1 25 mars 2013 Version provisoire

Affaire suivie par

Arnaud BONTEMPS Laboratoire Régional de BLOIS

Tél. : 02 54 55 49 44 / Fax : 02 54 55 48 71

Courriel : arnaud.bontemps@developpementdurable.gouv.fr

Emmanuel LAVAUD Laboratoire Régional de BLOIS

Tél. : 02 54 55 49 14/ Fax : 02 54 55 48 71

Courriel : emmanuel.lavaud@developpementdurable.gouv.fr

RédacteursArnaud BONTEMPS et Emmanuel LAVAUD – Groupe « environnement et risques »

SOMMAIRE

1 CONTEXTE ET OBJECTIF.........................................................................................................4

2 LES CRUES ÉTUDIÉES.............................................................................................................4

3 ENQUÊTE HISTORIQUE............................................................................................................53.1 Recueil et étude des archives ....................................................................................................................5

3.2 L'enquête de terrain....................................................................................................................................8

4 LA CONSTRUCTION DES LIGNES D'EAU DE CRUES............................................................9

5 CARTOGRAPHIE DE L'ENVELOPPE DES ZONES INONDÉES.............................................115.1 Description de la méthode géomatique....................................................................................................11

5.2 Exemple de rendu cartographique............................................................................................................11

6 LIMITES ET INCERTITUDES DE LA MÉTHODE.....................................................................136.1 Fiabilité des laisses de crues....................................................................................................................13

6.2 Construction des lignes d'eau...................................................................................................................13

6.3 Sensibilité de la cartographie aux incertitudes sur les lignes d'eau.........................................................15

7 LISTE DES PIÈCES CONSTITUTIVES DU DOSSIER.............................................................18

Index des illustrations

Illustration 1: extrait des profils en long de l'IGN sur l'Indre secteur de Châtillon sur Indre (les altitudes sont exprimées dans le système orthométrique).......................................................................................................................5Illustration 2: photo de la crue de décembre 1982 à Veigné ...........................................................................................6Illustration 3: photo de la crue de novembre 1910 à Montbazon.....................................................................................6Illustration 4: photo de la crue de décembre 1982 à Montbazon.....................................................................................6Illustration 5: photo de la crue de mars 2007 à Ardentes.................................................................................................6Illustration 6: extrait du cahier de laisse établi par la DDE 37 suite à la crue de décembre 1982 (les cotes sont exprimée dans le système orthométrique).........................................................................................................................7Illustration 7: commune de Monts traits peints chez un riverain....................................................................................8Illustration 8: commune de Reignac repères de crues...................................................................................................8Illustration 9: exemple de fiche de laisse..........................................................................................................................9Illustration 10: modèle numérique de terrain de la vallée de l'Indre dans la traversée de Châteauroux.......................10Illustration 11: lignes d'eau de crues reconstituées sur le tronçons Loches Veigné...................................................10Illustration 12: cartographie des hauteurs d'eau provoquées par la crue de décembre 1982 dans le secteur de Loches..........................................................................................................................................................................................12Illustration 13: lignes d'eau de crues dans le secteur de VilledieusurIndre.................................................................14Illustration 14: fonctionnement hydraulique de l'Indre dans le secteur du Tranger........................................................15Illustration 15: comparaison des enveloppes d'inondation pour la crue faible dans le secteur de Loches...................17

Index des tables

Tableau 1 : qualification des crues étudiées.....................................................................................................................4Tableau 2 : liste des études exploitées pour la cartographie des niveaux de vigilance sur l'Indre...................................7Tableau 3 : sensibilité de la surface inondée pour la crue forte sur le tronçon St Cyran Loches ................................15Tableau 4 : sensibilité de la surface inondée pour la crue faible sur le tronçon St Cyran Loches...............................16

Cartographie des niveaux de crue sur l'Indre – note méthodologique

1 Contexte et objectif

La démarche mise en œuvre dans le cadre de cette étude et explicitée dans les chapitres suivants avait pour objectif d'établir une cartographie des hauteurs de submersion provoquées par plusieurs crues historiques de l'Indre. Cette cartographie concerne un linéaire de 176 km, compris entre la Châtre et AzayleRideau. La méthodologie repose essentiellement sur un recensement exhaustif de laisses et témoignages de crues en vue d'aboutir à une reconstitution des lignes d'eau de crues caractéristiques. La démarche a été appliquée aux crues de 1910, 1977, 1982, 1985, 2006 et 2007. Ces dernières ont été choisies pour leur représentativité de la gamme de crues pouvant survenir sur l'Indre, de faiblement débordante pour 2006 et 2007 à très intense pour 1977 et 1982.

2 Les crues étudiées

Six crues ont été sélectionnées pour l'application de la méthodologie. Elles ont été choisies afin de disposer d'un panel représentatif des différents événements pouvant survenir sur la rivière Indre. Par ailleurs la sélection ne portait que sur les crues des XXème et XXIème siècles afin d'avoir des documents d'archives, des témoignages et des laisses de crues en nombre suffisant.

Crues de 1910

En 1910, trois crues sont apparues en janvier, juin et novembre. Sur le secteur amont, de MerssurIndre à Buzançais, la crue du mois de juin constitue, avec la crue de mai 1977, l'une des crues les plus importantes depuis le début du XXème siècle. Sur le secteur aval, la crue du mois de novembre était supérieure à celle de janvier et juin.

Crue de mai 1977

Il s'agit d'une des crues les plus largement débordantes sur le secteur amont de l'Indre.

Crues de 1982

En 1982, des crues ont eu lieu en janvier et décembre. La crue de décembre 1982 constitue l'une des plus fortes crues connues sur le secteur aval. La crue de janvier 1982 était de plus faible intensité.

Crue de mai 1985

Ayant principalement affecté le secteur aval de l'Indre, il s'agit d'une crue d'intensité « moyenne » dont les niveaux sont semblables à ceux de novembre 1910.

Crues de 2006 et 2007

Les crues de mars 2006 et mars 2007, d'intensité comparable, ont engendrés des débordements de faible hauteur sur tout le linéaire de l'Indre.

La qualification des crues étudiées est résumée dans le tableau n°1.

Type de crue Secteur amont Secteur aval

Crue faible Mars 2006 et mars 2007 Mars 2006 et mars 2007

Crue moyenne Novembre 1910 et mai 1985

Crue forte Juin 1910 et mai 1977 Décembre 1982

Tableau 1: qualification des crues étudiées

4/19


3 L'enquête historique

Cette première phase de l'étude comprenait, d'une part, une enquête de terrain et d'autre part, un recensement et une analyse des archives disponibles sur les crues de l'Indre.

3.1 Recueil et étude des archives

De nombreuses archives sur les crues ont été exploitées dans le cadre de cette étude.

Les profils en long de l'IGN :

Ces profils ont été établis dans les années 1930 par les services de l'IGN sur la plupart des grands cours d'eau français. De nombreuses informations figurent sur ces documents : ligne d'eau d'étiage, ouvrages de franchissement, seuils, position et cote des repères IGN, échelles hydrométriques. En outre, les niveaux atteints par les grandes crues historiques du XIXème siècle (1896) et du début du XXème (1910, 1930) sont indiquées sur certains ouvrages.

L'illustration cidessous montre un extrait des profils en long de IGN sur l'Indre dans le secteur de ChâtillonsurIndre.

5/19

Illustration 1: extrait des profils en long de l'IGN sur l'Indre secteur de Châtillon sur Indre (les altitudes sont exprimées dans le système orthométrique)

Illustration 2: photo de la crue de décembre 1982 à Veigné


Les études existantes

Pour la plupart, il s'agit d'études hydrauliques réalisées au cours des 20 dernières années par le Laboratoire régional de Blois du CETE NormandieCentre. On retrouve également des études menées par d'autres organismes (bureaux d'études, DDE). Ces études concernent des impacts d'ouvrages de franchissement, des atlas de zones inondables, des analyses d'inondabilité de zones urbaines ; elles contiennent pour la plupart des relevés de repères et de témoignages de crues.

Le tableau n°2 dresse la liste des documents exploités dans le cadre de la présente étude.

Intitulé de l'étude Année Maître d'ouvrage Réalisateur

Etude hydraulique sur Châtillon sur Indre - construction d'une piscine et reconstruction d'un ponceau 1990 DDE 36 CETE NC LRB

PPRI des communes de Ardentes, Etrechet, Le Poinçonnet, Déols, Châteauroux et StMaur. 2004 DDE 36 CETE NC LRB

Catalogue des traits et repères de crue de l'Indre dans l'Indre et Loire 1998 DDE 37 DDE 37

Etude hydraulique de la vallée de l'Indre dans la traversée de Châteauroux 1990 DDE 36 CETE NC LRB

Etude d'inondabilité de la vallée de l'Indre entre la Forge de l'Ile et Châtillon sur Indre 1995 DDE 36 CETE NC LRB

Cartographie des crues historiques de l'Indre dans la traversée de Châteauroux 1998 DDE 36 CETE NC LRB

Cahier de laisses de la crue de décembre 1982 dans le département d'Indre et Loire 1983 DDE 37 DDE 37

Cahier de laisses de la crue de mai 1985 dans le département d'Indre et Loire 1985 DDE 37 DDE 37

Commune de Veigné – pont sur l'Indre – étude hydraulique 1989 DDE 37 CETE NC LRB

LGV Sud Europe Atlantique – section Tours nord – Angoulême – étude de franchissement de l'Indre 2004 RFF SOGREAH

Tableau 2: liste des études exploitées pour la cartographie des niveaux de vigilance sur l'Indre

6/19

Illustration 4: photo de la crue de décembre 1982 à Montbazon Illustration 5: photo de la crue de mars 2007 à Ardentes


3.2 L'enquête de terrain

Cette étape consiste à recueillir, sur le terrain, des témoignages auprès des riverains et des indications sur les niveaux atteints par les crues historiques. Ces indications peuvent être de plusieurs natures : traits gravés ou peints (cf. illustration n°7), témoignage oral, repères posés par des communes ou des syndicats de rivière (cf. illustration n°8). Ces « laisses de crue » font l'objet d'un levé topographique systématique et sont référencées, en altimétrie, par rapport au nivellement général de la France (NGF IGN69) et, en planimétrie, dans le système Lambert II étendu.

7/19

Illustration 6: extrait du cahier de laisse établi par la DDE 37 suite à la crue de décembre 1982 (les cotes sont exprimée dans le système orthométrique)

Illustration 7: commune de Monts traits peints chez un riverain


Ce recueil d'informations sur les crues concernait non seulement les crues exploitées dans cette étude mais aussi les autres événements, moins intenses que les crues de 1977 et 1982 ou plus anciens comme la crue de 1770 dans le secteur de Cormery.

8/19

Illustration 8: commune de Reignac repères de crues


Les laisses ont ensuite été intégrées dans un système d'information géographique (SIG) permettant leur visualisation cartographique et leur exploitation pour l'étape de construction des lignes d'eau.

Nota : Le système de projection utilisé dans le SIG fourni dans le dossier d'étude est le Lambert 93.

4 La construction des lignes d'eau de crues

Cette seconde phase de l'étude comprenait, dans un premier temps, le tracé de l'axe principal des écoulements en crue. Cet axe, réalisé sur la base d'une analyse hydraulique et hydrogéomorphologique, représente l'orientation générale des écoulements en cas de mobilisation du lit majeur. Cette étape comprenait en outre le recensement et la localisation des ouvrages pouvant donner lieu à des pertes de charge singulières : ponts, remblais transversaux à l'écoulement, seuils de moulin, etc. Ce recensement a été établi à partir des cartes IGN 1/25000ème, des profils en long de l'IGN des années 1930 ou encore du modèle numérique de terrain couvrant le lit majeur de l'Indre (densité planimétrique de 4 points/m2).

Les points de localisation en plan des laisses relevées lors de la première phase de l'étude ont ensuite été projetés orthogonalement sur l'axe d'écoulement en crue afin de leur attribuer une abscisse dans ce référentiel linéaire.

Par ailleurs, l'exploitation du modèle numérique de terrain sous un logiciel de traitement cartographique a permis de connaître les cotes altimétriques du lit majeur de l'Indre au droit de l'axe d'écoulement en crue.

9/19

Chaque laisse de crue a fait l'objet d'une fiche mentionnant l'année de crue, l'altitude, la commune, les coordonnées planimétriques. Chaque fiche comporte également une photo de la laisse ainsi qu'un plan se situation au 1/25000ème.

Illustration 9: exemple de fiche de laisse


Ainsi, sur un même graphique (cf. illustration n°11), il est possible de représenter les cotes du lit majeur et les laisses de crues.

10/19

Illustration 11: lignes d'eau de crues reconstituées sur le tronçons Loches Veigné

Illustration 10: modèle numérique de terrain de la vallée de l'Indre dans la traversée de Châteauroux


A partir de cette représentation graphique, les ruptures de pentes et les secteurs de pente homogène du lit majeur ont été identifiés et tracés (en noir sur l'illustration n°11). Les laisses ont ensuite permis de tracer les lignes d'eau correspondant aux trois « types » de crue. L'identification des ruptures de pente, des remous et des pertes de charge singulières reposait essentiellement sur l'analyse des laisses. En l'absence de laisses de crues, les lignes d'eau ont été tracées en faisant l'hypothèse, dans les secteurs hydrologiquement homogènes, d'un parallélisme entre la pente de la ligne d'eau et la pente du lit majeur précédemment déterminée.

Cette seconde étape permettait en outre de porter un jugement sur la fiabilité et la robustesse des laisses relevées lors de la première étape. La mention « peu fiable » a donc été rajouté à postériori sur les fiches des laisses identifiées comme douteuses.

5 Cartographie de l'enveloppe des zones inondées

Cette troisième phase consistait à représenter l'enveloppe des secteurs inondés pour chaque ligne d'eau de crue précédemment déterminée.

5.1 Description de la méthode géomatique

La méthode repose sur l'utilisation conjointe du logiciel de modélisation hydraulique 1D HECRAS et du logiciel ArcGis. Le couplage entre ces deux logiciels est réalisé par le module ArcGeoRas.

Des profils en travers du lit majeur ont été tracés sur le modèle numérique de terrain au niveau des ouvrages de franchissement, des remblais en lit majeur transversaux à l'écoulement et à chaque rupture de pente des lignes d'eau. Les abscisses et les cotes altimétriques de chacun des profils ont été exportées, via le module ArcGeoRas, vers le logiciel HECRAS afin de reconstituer la structure géométrique de la vallée de l'Indre. Les niveaux d'eau en crue, déterminés lors de la phase précédente, ont ensuite été appliqués sur chaque profil du modèle hydraulique. Le logiciel HECRAS a interpolé linéairement ces niveaux entre chaque profil en travers pour créer une nappe d'eau ; cette dernière a ensuite été réimportée sous environnement ArcView. La comparaison de ce modèle numérique de surface libre, dont chaque pixel comporte un information altimétrique, avec le modèle numérique de terrain a permis de déterminer l'enveloppe des zones inondées et les hauteurs de submersion pour chaque ligne d'eau considérée.

Un « nettoyage » des cartes obtenues à l'issue de cette opération a été réalisé; il comprenait :

– la suppression des secteurs inondés non connectés hydrauliquement au lit majeur ;

– la suppression des zones du lit majeur hors d'eau, inférieures à 500 m2.

5.2 Exemple de rendu cartographique

L'illustration n°12 présente l'enveloppe d'inondation et les classes de hauteurs de submersion pour une crue forte (type 1982) dans le secteur de Loches.

Les hauteurs d'eau sont classées par intervalles de 50 centimètres.

11/19


Sur les zones à enjeux, des cartes plus détaillées (échelle 1/10 000ème) des hauteurs de submersion ont été éditées. Sur ces secteurs, la cote atteinte à l'échelle la plus proche est mentionnée pour chacune des crues cartographiées.

12/19

Illustration 12: cartographie des hauteurs d'eau provoquées par la crue de décembre 1982 dans le secteur de Loches


6 Limites et incertitudes de la méthode

6.1 Fiabilité des laisses de crues

La méthode de construction des lignes d'eau de crues repose essentiellement sur un relevé exhaustif de laisses de crues. Dans cette étude, le terme « laisses de crues » désigne abusivement l'ensemble des informations sur les crues recueillies lors de l'enquête historique et l'enquête de terrain : repères de crues, traits gravés, témoignages de riverains, photos des crues, cotes aux échelles hydrométriques.

Les cotes aux échelles, les traits, les marques et les repères de crues datés sont des informations considérées comme fiables. Lorsque ce type d'indication n'est pas disponible, l'information sur les hauteurs de submersion s'appuie sur des témoignages de riverains ou sur des photos. Dans la plupart des cas, les témoignages reposent sur la mémoire des riverains interrogés ; la confusion entre les différents événements et le souvenir plus ou mois précis des niveaux atteints par l'eau constituent les principaux facteurs d'incertitude de ce type d'information. Pour les photographies, l'incertitude concerne essentiellement la date de prise de vue : le cliché atil été pris au maximum de la crue ?

Un premier jugement « à chaud » sur la fiabilité des témoignages recueillis a été réalisé lors de l'enquête de terrain. Pour les témoignages jugés très peu fiables, un commentaire a été inséré dans la rubrique « Observations » des fiches de laisses. De même, après l'étape de construction des lignes d'eau, cette rubrique a été complétée pour les laisses sortant d'un fuseau compris entre 50cm et +50cm autour des profils en longs.

6.2 Construction des lignes d'eau

Plusieurs facteurs d'incertitudes sont apparus lors de la phase de construction des lignes d'eau de crues.

Sur certains secteurs, le nombre de laisses recensées lors de l'enquête de terrain est extrêmement faible, faute de témoignages. Le tracé des lignes d'eau repose alors sur l'hypothèse d'un parallélisme avec la pente du lit majeur. Cette dernière est déterminée à partir des points cotés extraits du modèle numérique de terrain (cf. courbe bleu foncée sur le graphique de l'illustration n°11) et son degré d'inclinaison dépend de l'interprétation visuelle de l'opérateur.

Toutefois, ces incertitudes sur les lignes d'eau, dues à l'absence de laisses de crues, concernent essentiellement les secteurs présentant un taux d'occupation extrêmement faible où les enjeux sont très limités. L'incertitude entachant les niveaux de submersion dans ces zones a donc un impact restreint comptetenu des objectifs de la cartographie.

Sur les ouvrages de franchissement et les remblais transversaux à l'écoulement, les pertes de charges et le remous amont ont été estimés à partir des laisses de crues situées de part et d'autre de ces obstacles. Dans certains cas, l'information n'est disponible que partiellement : des laisses sont présentes à l'amont et pas à l'aval de l'ouvrage ou inversement. Dans ces cas, la perte de charge est déterminée en prolongeant la ligne d'eau établie plus en amont ou plus en aval à partir des laisses de crues.

13/19


Le secteur de VilledieusurIndre (cf. illustration n°13) est assez représentatif des difficultés rencontrées lors de la construction des lignes d'eau. Sur la partie aval, le nombre de laisses est très faible ; les lignes d'eau ont donc été reconstituées par parallélisme avec la pente générale du lit majeur. Par ailleurs, aucune laisse n'est présente en aval de l'ouvrage (« OA – VilledieusurIndre ») pour la crue de 20062007 et ni en amont pour la crue de 1977. Les lignes d'eau établies en amont et en aval ont donc été prolongées jusqu'à l'ouvrage ; la perte de charge ainsi estimée est donc très incertaine.

Lors de l'élaboration des cartes de niveaux de submersion, nous avons considéré une cote unique sur chaque profil utilisé pour l'interpolation. Si cette hypothèse a peu d'impact pour la représentation cartographique des crues largement débordantes (1977, 182), elle est plus difficilement applicable sur les crues faibles (type 2006 2007). En effet, au niveau des moulins, il n'est pas rare d'avoir des niveaux d'eau différents entre le bras d'usinage et la zone d'expansion des crues. Dans ces cas particuliers, les niveaux fournis par les laisses relevées en lit majeur ont été privilégiés.

14/19

Illustration 13: lignes d'eau de crues dans le secteur de VilledieusurIndre


Sur l'illustration n°14, en aval de la RD n°18, il y a près d'un mètre d'écart entre les laisses de la crue de 2006 relevées en rive droite et celle relevée sur le bras d'usinage en rive gauche. De part la présence des trois seuils, le bras d'usinage est perché par rapport à la plaine inondable. La cote relevée au moulin de l'Ile Savary n'est donc pas représentative des niveaux d'eau siégeant dans le lit majeur et n'a pas été retenue pour la cartographie.

6.3 Sensibilité de la cartographie aux incertitudes sur les lignes d'eau

Un test de la sensibilité de la cartographie a été effectué pour la crue type « forte » (1982) sur le tronçon St Cyran du Jambot – Loches. Sur ce secteur, deux nouvelles lignes d'eau ont été construites à partir de celle de 1982 : une ligne d'eau « ligne d'eau crue forte + 20 cm »

une ligne d'eau « ligne d'eau crue forte – 20 cm »

La limite extérieure de l'enveloppe d'inondation déduite de la ligne d'eau de 1982 a été comparée avec les limites des deux autres enveloppes, correspondant aux lignes d'eau citées ciavant.

Les résultats en terme de surface inondée sur ce linéaire de 23 kilomètres sont présentés dans le tableau n°3.

Ligne d'eau Surface inondée (m2) Ecart

Ligne d'eau « crue forte – 20cm » 14 160 610 + 2,8 %

Ligne d'eau « crue forte » 13 777 280

Ligne d'eau « crue forte + 20cm » 13 342 300 3,2 %

Tableau 3: sensibilité de la surface inondée pour la crue forte sur le tronçon St Cyran Loches

15/19

Illustration 14: fonctionnement hydraulique de l'Indre dans le secteur du Tranger

Ecoulement en lit majeur

seuils


L'écart entre les surfaces des enveloppes d'inondation n'excède pas 4 %.

Le même exercice a été réalisé pour la crue « faible » (20062007) ; les résultats sont présentés dans le tableau n°4.

Ligne d'eau Surface inondée (m2) Ecart

Ligne d'eau « crue faible – 20cm » 13 101 080 + 4,1 %

Ligne d'eau « crue faible » 12 585 220

Ligne d'eau « crue faible + 20cm » 11 973 050 4,9 %

Tableau 4: sensibilité de la surface inondée pour la crue faible sur le tronçon St Cyran Loches

L'écart entre les surfaces inondées est inférieur à 5 %. L'illustration n°15 présente, sur un même fond de plan, les trois limites des zones inondées pour la crue faible.

16/19


17/19

Illustration 15: comparaison des enveloppes d'inondation pour la crue faible dans le secteur de Loches


7 Liste des pièces constitutives du dossier

la présente note méthodologique ;

5 cahiers de fiches de laisses : crues de 1910, crue de 1977, crues de 1982, crues de 2006 et 2007 et crues diverses ;

un SIG comportant :

• la position des différentes laisses de crues exploitées dans l'étude ;

• l'axe principal d'écoulement en crue ;

• les points résultants de la projection des laisses de crues sur l'axe principal d'écoulement ;

• les couches raster des hauteurs de submersion pour les trois types de crue ;

• les couches vecteurs des enveloppes d'inondation et des classes de hauteurs d'eau pour les trois types de crue ;

cartes éditées au format A3, à l’échelle 1/10 000ème , des hauteurs de submersion, pour chaque type de crue, sur les secteurs suivants : La Châtre/Montgivray – Ardentes – Châteauroux/Déols/St Maur – Buzançais – Châtillon sur Indre – tronçon Cormery/Artannes ;

un fichier Excel contenant les représentations graphiques des lignes d'eau de crues (découpage du linéaire de l'Indre en 7 tronçons).

18/19

CETE Normandie Centre

Laboratoire Régional de Blois11 rue Laplace

CS 291241029 BLOIS

Tél. 33 (0)2 54 55 49 00CETENormandieCentre@developpementdurable.gouv.fr

http://www.cetenormandiecentre.developpementdurable.gouv.fr/

indre note méthodo v1 - ministère de la transition

Documents