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Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 1 Philippe Belleudy - 03-2009 risques hydrométéorologiques,

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1 Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 1 Philippe Belleudy risques hydrométéorologiques, crues et inondations Philippe BELLEUDY Laboratoire détude des Transferts en Hydrologie et Environnement Japon, mars 2011

2 Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 2 Philippe Belleudy risques hydrométéorologiques, crues et inondations 1 Introduction Les événements catastrophiques de Draguignan en juin Quelles sont vos crues ? 2 La formation des précipitations Météorologie générale : Dynamique de latmosphère (structure verticale, circulations) 3 Les observations météorologiques Pluviométrie classique et radar, analyse statistique des pluies 4 La prévision des précipitations De la grenouille au satellite : méthodes / échéances / échelles. Météorologie/climatologie. 5 Hydrologie du bassin versant De la pluie au débit / Évaporation, infiltration, ruissellement / Bilan hydrique 6 Rivières et crues: vision statistique Prévision et prédétermination / Normal et extrême. Risque, aléa et vulnérabilité 7 L'écoulement fluvialRemous et pertes de charge / Hydrométrie. 8 La propagation des crues Dynamique des inondations / Alerte et annonce. Aménagement du bassin versant contre les inondations 9 Transport solide et morphologie fluviale Impact des aménagements / L'entretien des rivières

3 Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°6 : prédétermination des crues /e-DDS-TUE364/ 3 Philippe Belleudy propagation des crues ulécoulement fluvial non permanent 1.Les écoulements instationnaires: gravité, inertie et frottement 2.les outils de lingénieur pour le risque prévision et prédétermination les modèles cartographie 3.Quels aménagements ?

4 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 4 les outils de lingénieur pour le risque : 1. prévision et prédétermination uprévision et annonce vexemple 1 : Loire doc. BD Carthage, C 1. 2 m/s = 4.5 km/h

5 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 5 Image RADAR du 29/09/2000 à 11h45 1. prévision et prédétermination uprévision et annonce délicat si le temps de concentration est faible exemple 2 : crues cévenoles septembre 2002, Q=6000m3/s, doc OHMCV

6 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 6 les outils de lingénieur pour le risque : 1. prévision et prédétermination uprévision et annonce utemps de concentration faible vexemple 3 : Paillon à Nice : bassin versant méditerranéen 236 km² autrefois : annonce au galop !

7 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 7 les outils … : 1. prévision et prédétermination udangereux si… exemple 3 : Paillon à Nice (suite) maintenant : « tourner le dos à la rivière » lit couvert partagé avec la circulation routière (1/4) + service dannonce la photo ci-dessous na pas pour but de présenter un nouveau dispositif de protection contre les crues mais cest ce que jai trouvé de mieux pour expliquer la situation doc:

8 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 8 les outils de lingénieur pour le risque : 1. prévision et prédétermination udangereux si… exemple 3 : Paillon à Nice (suite) maintenant : « tourner le dos à la rivière » lit couvert partagé avec la circulation routière (1/4) + service dannonce doc. Nice-Matin, 6/12/05 3 décembre 2005 : - travaux en entrée de la section couverte (2,3), section réduite (1) - mais Q alerte inchangé envahissement de la trémie routière (5) par la crue

9 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 9 les outils de lingénieur pour le risque : 1. prévision et prédétermination uPrédétermination : à quoi ça sert ? vdonner un probabilité à laléa vdimensionnement dun aménagement, dune protection notion dobjectif vcalcul des impacts vaussi pour le calcul de la ressource étiages, sècheresse le temps de retour moyen: une notion délicate pour les non-spécialistes et le public « La Grande Inondation » raconte avec précision ce qui se passera lors de la prochaine grande crue de la Seine à Paris. En effet, ce scénario catastrophe qui a eu lieu en 1910 devrait se reproduire dans les années à venir sans que personne ne puisse prédire la date exacte. voir cours n°6

10 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 10 les outils de lingénieur pour le risque : 2. les modèles uutilisés pour u(annonce) ucalcul de laléa – cartes de risque umise au point daménagements et étude des impacts 1.les différents types de modèles vmodèle analogique et numériques vmodèles et systèmes de modélisation vnaïfs, corrélatifs et déterministes 2.les modèles numériques déterministes : une schématisation exemple : représentation du lit majeur et cartographie du risque 3.que sait-on mal faire ?

11 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 11 des outils complémentaires des métiers qui demandent des compétences et une expérience différents types de modèles : analogiques et numériques uà chaque problème son outil umodélisation physique ou analogique +phénomènes tridimensionnels +communication -contraintes déchelle, lois de similitude, distorsion temps -options multiples coûteuses -dérive « maquettiste » umodélisation numérique +mise en œuvre facile +hydrodynamique : 1D, 2D, 3D (?) -sédimento ? -couplages -mise en œuvre facile

12 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 12 différents types de modèles numériques : naïfs, corrélatifs et déterministes uexemple : Basses Vallées Angevines v1 : modèle naïf de propagation v2 : + modèle corrélatif (écrêtement) v1 et 2 supposent linvariance du système v3 : modèle déterministe un « bassin » représentation de la rivière et du lit majeur vcoûteux, mais usage prospectif Q AM Q AV av : Montjean am Loire Loir Sarthe Mayenne Oudon

13 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 13 les outils de lingénieur pour le risque : 2. les modèles usimulation numérique déterministe vrésolution des équations de lécoulement (BSV) sur des tronçons fluviaux vcomportement des ouvrages vsystèmes de modélisation commercialisés ulimites vla schématisation vle budget des études vles données disponibles pour la validation vexemple : modélisation dun écoulement dans un lit composé

14 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ les modèles : que sait-on mal faire ? uLécoulement au voisinage du régime critique forts gradients ressaut érosions uLes singularités détail en 1D singularités décrites (?) uLe lit majeur végétation vitesse découlement en 1D tourbillons en 2D zones urbanisées use passer de lexpert hydraulicien schématisation et validation cartographie automatique uSe passer de données Construction du modèle Réglage et validation use passer de modèles ?

15 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 15 les outils… : 3. cartographie du risque ucomment sont élaborées les cartes de risque ? usans modélisation vévénement observé, topographie vexpertise, paléo-hydraulique usimulation numérique vcrues de référence CL de référence Q100 conditions de la crue historique udes difficultés et des pièges… PPRI Isere amont, doc. DDE38

16 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 16 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 1 : Andreas Götz (OFEV) / congrès sur les catastrophes naturelles organisé par l'Association Suisse d'Assurances ASA, 31 mars 2006) Ici: bravo ! mais souvent : # 1 : On cartographie ce que lon a observé (et parfois tenté de modéliser)

17 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 17 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 2 : Une modélisation inadaptée vCalcul permanent souvent insuffisant Ne reproduit pas les effets dynamiques Importance de lécrêtement dans les crues rapides vUn modèle 1D ne reproduit pas les inondations complexes Adapter léchelle de la représentation à léchelle des phénomènes Exemple : les modèles de la Loire vinondations par remontée de nappe vérosion et dépôts solides Particulièrement importants pour les crues torrentielles

18 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 18 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 3 : Cartographie automatique vCroisement dune surface inondée avec une surface topographique vInterpolation délicate entre les points de calcul Exemple : digues vCohérence avec la schématisation ? vContrôle a posteriori souvent négligé

19 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 19 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 4 : Représenter de manière homogène différents risques PPRI Isere amont, doc. DDE38 quartier des Chenevières, août 2005

20 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 20 uhttp://www.isere.pref.gouv.fr commune de Domène novembre 2005http://www.isere.pref.gouv.fr

21 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 21 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 5 : Être cohérent dans la représentation avec ce que lon a déterminé vexemple : la vitesse découlement u1D et casiersu2D-H vtourbillons ? vzones de survitesse (ex pertuis) ?

22 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 22 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque : les pièges u# 5 : Être cohérent dans la représentation avec ce que lon a déterminé vzonage trop précis, incertitudes En zone rouge (danger élevé), la construction est totalement interdite. En zone bleue (danger moyen), la construction est autorisée moyennant certaines exigences. En zone jaune (danger faible), la construction est généralement possible sans réserve. Ces périmètres peuvent être touchés par des événements d'intensité faible ou par des événements rares mais de grande ampleur. C'est pourquoi aucun bâtiment sensible avec une concentration de personnes (p. ex. école) ne devrait être construit dans cette zone. En zone jaune hachurée blanc, toute construction est en principe possible de manière générale sans devoir respecter d'exigences spéciales. Secteurs susceptibles d'être touchés par des phénomènes naturels dangereux, mais suivant une probabilité très faible.

23 Philippe Belleudy Risques Hydro-météorologiques, crues et inondations / cours n°7 : lécoulement fluvial /DDS-TUE364/ 23 les outils de lingénieur pour le risque : 3. cartographie du risque udifférents outils règlementaires vPlans Locaux d Urbanisme vPlan dExposition aux Risques dInondation vLoi sur leau, 1992 SDAGE : échelle du bassin SAGE : échelle de la rivière vPPR, PPRI, 1995 documents informatifs sur les risques documents réglementaires, opposables, annexes des PLU


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