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Thomas Buffin-Bélanger, Sylvio Demers
et Clément Besnard,
Université du Québec à Rimouski
La cartographie des zones inondables par
l'approche hydrogéomorphologique (HGM)
1. Contexte sociohydrologique
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
3. Exemples d’intégrations législative et
institutionnelle
La cartographie des zones inondables par
l'approche hydrogéomorphologique (HGM)
Cartographie des zones inondables par la méthode hydraulique/hydrostatistique
1. Contexte sociohydrologique
Rivière au
Renard, 2007
1. Contexte sociohydrologique
Crédit Photo: Jacques Joseph
Génie
Cours d’eauCours d’eau
1. Contexte sociohydrologique
Modélisation hydraulique
Cours d’eau
Inondation
1. Contexte sociohydrologique
L’hydrologie des paléo-crues (paleoflood hydrology)
Objectif: préciser la courbe fréquence-magnitude pour des récurrences 1/100 - 1/10 000
(gestion des barrages)
Principes :
Interprétation des archives sédimentaires (Baker et al.,1988)
Concept de frontières paléo-hydrologiques (Levish, 2002)
CEHQ +MDDEP
Demers et al., 2012 (traduit de Jarret et England, 2002)
1. Contexte sociohydrologique
La cartographie HGM en France
Objectif : cartographie les zones inondables pour les AZI
Principe : cartographie basée sur des lits morphologiques
Intérêt du modèle français: lit moyen = fréquence 1-10 ans
lit majeur ordinaire = rare à exceptionnelle?
Constats: lits morphologiques processus d’inondabilité
L1 = lit mineur, L2 = lit moyen; L3 = lit majeur ordinaire
1. Contexte sociohydrologique
Figure 3 : La plaine alluviale de la rivière Matane : a) Modèle numérique de terrain (LiDAR aéroporté) d’un tronçon situé dans la
partie aval du bassin versant; et b) Interprétation géomorphologique de ce tronçon : (1) : rides et sillons; (2) : milieux humides
alluviaux; (3) : paléochenaux (méandres abandonnés); (4) : chenaux de débordements; (5) : encoche d’érosion provoquée par le
passage des glaces.
LiD
AR
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re M
ata
ne
CEHQ +MDDEP
Principe de base: les inondations laissent des marques …
L’hydrogéomorphologie: pas une, mais DES méthodes et applications.
1. Contexte sociohydrologique
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
a
Cartographies des aléas (a) et des risques d’inondation (b) dans un secteur de la vallée de la rivière au Renard. Source : Lelièvre et al., 2008.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
2008
Cartographie des lits de la rivière Cap-Chat. Source : Demers et al., 2009.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
2009
Tableau 1. Clef hydrogéomorphologique pour la cartographie des zones inondables
types
d’inondations aléas morphologie
a pédologie sédimentologie écologie végétale
par
débordements à
l’eau claire
grands courants
HGM
activité morphologique (transport
sédimentaire récurrent): jets de
berges, chenaux de débordement,
talus d’érosion, formes profilées.
absence de pédogenèse
granulométrie
hétérométrique
végétation
hygrophile
faibles courants
HGM
absence d’activité morphologique;
axes d’écoulement anticipés. absence de pédogenèse
limons
(épaisseur ↓)
inondabilité
résiduelle
absence d’activité morphologique;
levées alluviales début de la pédogenèse
limons
(épaisseur ↑)
végétation
hygrophobe
non-inondable terrasses;
absence d’activité fluviale
horizons diagnostics
(horizons Ae et B)
végétation
hygrophobe
par embâcles
de glace
avec blocs de
glaces
bechevnik;
étagement alluvial
granulométrie
hétérométrique;
pavage
altitude ≤
cicatrices
glacielles
sans blocs de glaces
par exfiltration exfiltration
altitude ≤ Qpb;
méandres abandonnés (oxbow),
dépressions alluviales
processus d’hydromorphie
milieux humides
(végétation
hygrophile)
par torrentialité torrentialité propre aux cônes alluviaux;
pente optimale pour les écoulements.
a Les indices morphologiques doivent être interprétées à la lumière de l’historique des crues récentes.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
Source : Demers et al., 2012.
2012
a
b
Cartographies des aléas d’inondation (a) de la plaine alluviale de la rivière Matane et des zones de contrainte à l’aménagement qui leur sont associés (zonage faible non représenté). Source : Demers et al., 2012.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
La cartographie des zones inondables par une approche HGM pour un tronçon de la rivière Matane. Source : Demers et al., 2012.
2012
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
Biron et al. 2013
2013
Tableau II : Clef hydrogéomorphologique des quatre modelés de la plaine alluviale fonctionnelle
et des milieux humides alluviaux.
Typologie Morphologie Granulométrie Pédogenèse
(indice Buntley-Westin)
Végétation
modelé d’érosion
résultant d’écoulements compétents
(mode de transport de charge de
fond et en suspension)
topographie irrégulière
chenaux de débordements
formes profilées
talus d’érosion
hétérométrique B-W < 10 arbustive ou
arborescente
modelé de sédimentation
résultant d’écoulements lents
(mode de transport en suspension)
topographie arrondie limons B-W < 10
modelé stable topographie arrondie
plaine inclinée dans la direction
de la migration
limons B-W > 10
modelé glaciel
formes construites par les glaces
bechevnik (encoche d’érosion
et/ou plan incliné)
hétérométrique cicatrices glacielles
milieux humides alluviaux paléochenaux limons espèces hygrophiles
Figure 4 : Exemples d’indicateurs morphologiques pour trois types de modelé de la plaine
alluviale de la rivière Matane. Ér : érosion; Sed : sédimentation; St : stable. Le trait pointillé
indique une limite en transition.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
Figure 4 : Exemples d’indicateurs morphologiques pour trois types de modelé de la plaine alluviale de la rivière Matane. Ér : érosion;
Sed : sédimentation; St : stable. Le trait pointillé indique une limite en transition.
2014
Cartographies des modelés de la plaine alluviale de la rivière Matane et des zones de contrainte à l’aménagement (B) qui leur sont associées. Source : Demers et al., 2014.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
2014
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
Schéma d’élaboration d’un Modèle numérique des zones inondables (MNZI). D’après Montané et al. (2014).
Le MNZI
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
La trajectoire HGM
Activité géomorphologique associée à une saillie rocheuse.
Le trait blanc représente le niveau plein bord. Les polygones
blancs délimitent les bancs d’accumulation. ▲ : saillie
rocheuse.
Figure 1. Trajectoire géomorphologique des superficies érodées (a) et de la superficie des bancs d’accumulation par tronçons (b). Les étoiles indiquent les valeurs d’érosion plus grandes que la marge d’erreur.
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
La trajectoire HGM
2. Évolution de l’approche HGM au Québec
3. Exemples d’intégrations législative et institutionnelle
Figure 1. Superficies des aléas HGM associées aux zones de récurrence 0-20 ans, 20-100 ans et supérieures à 100
ans ainsi que les facteurs qui expliquent les plus grandes divergences entre la cartographie HGM et la
modélisation hydraulique (grands courants HGM et exfiltration → zone > 100 ans; inondabilité résiduelle → 0-20
ans).
0
1
2
3
4
5
6
grands courants HGM + exfiltration
faibles courants HGM
inondabilité résiduelle
embâcles avec blocs de
glace
embâcles sans blocs de glace
Supe
rfic
ies
(km
²)
> 100 ans
20 à 100 ans
0 à 20 anseffets de bordure
13%
interprétation87%
effets de bordure
14%
ilôts38%
interprétation48%
effets de bordure
13%
interprétation87%
effets de bordure
14%
ilôts38%
interprétation48%
3. Intégration législative et institutionnalisation
Marchand et al. (2013).
3. Exemples d’intégrations législative et institutionnelle
CEHQ +MDDEP3. Intégration législative et institutionnalisation3. Exemples d’intégrations législative et institutionnelle
CEHQ +MDDEP3. Intégration législative et institutionnalisation
Tronçons actifs Tronçons stables Tronçons sans MNE
Espace de
libertéCorridor de mobilité
Zone de grand
courant
Espace de mobilité
+
Plaine alluviale
fonctionnelle
avec modelés indicatifs
de courants dynamiques
+
Zone inondée par la crue
Irène
(niveau eau > 0,5 mⱡ)
+
Milieux humides
Espace de mobilité
+
Zones inondables
simulées de crue de
récurrence 20 ans
+
Zone inondée par la crue
Irène
(niveau eau > 0,5mⱡ)
Espace de mobilité
+
Plaine alluviale
fonctionnelle
Zone de faible
courant
Zone inondée par la crue
Irène*
(niveau eau < 0,5 mⱡ)
+
Plaine alluviale
fonctionnelle
sans modelés
Zone inondée par la crue
Irène *
(niveau eau < 0,5 mⱡ)
+
Plaine alluviale
fonctionnelle
sans modelés
D’après CEHQ (2013).
3. Exemples d’intégrations législative et institutionnelle
L’approche hydrogéomorphologique :
• s’intéresse aux formes et à ce qu’elles révèlent sur les processus qui les façonnent
• considère le système fluvial et son évolution dans le temps
• permet une évaluation de la sévérité des aléas
• considère l’inondabilité de la plaine, la mobilité du cours d’eau ainsi que sa trajectoire hydrosédimentaire
• s’intègre dans une démarche complète menant à un zonage pour l’aménagement
Pour conclure :
CEHQ +MDDEP
Projet PACC : MSP-UQAR : Approche hydrogéomorphologique (cartographie des aléas fluviaux - inondation, érosion, avulsion, embâcle) : développement des connaissances et
transfert d’expertise
Pour conclure :
Liste de critères décisionnels pour la sélection des méthodes de cartographie:
- disponibilité des données
- enjeux socio-économiques
- contraintes financières et logistiques
- l’expertise
- diagnostic préliminaire du systèmefluvial et des aléas
Prémisse:
Toute démarche cartographique doit êtresupportée par une compréhension minimalede la dynamique du cours d’eau.
Le diagnostic fluvial :
1- une description du contexte hydrologique et géomorphologique2- une analyse de la dynamique sédimentaire3- mène à une stratégie globale pour la cartographie adaptée à chaque secteur
Deux exemples:
• Les unités géomorphologiques ne sont pas nécessairement représentatives des aléasactuels dans un contexte de crue régularisée par des barrages.
• Dans les zones d’aggradation/sédimentation, la durée de vie utile d’une simulation hydrauliqueou d’un PLZI basé sur un historique des crues esttrès courte.
Pour conclure :