Diagnostic de vulnérabilité et Etude hydraulique ... · • Proposer un dimensionnement des...

Groupement d’entreprise GTOI-SBTPC-VCT

Rapport d'étude

Réf. RE17-055/Etude

Hydraulique

Aout 2017

Diagnostic de vulnérabilité et Schéma Directeur de

Résorption des Radiers

Etude hydraulique – Franchissement provisoire de la

ravine Tabac

Groupement d’entreprises GTOI-SBTPC-VCT page

HYDRETUDES Aout 2017 RE17-055/Etude hydraulique/Version 2.0

1

SUIVI ET VISA DU DOCUMENT

Réf. RE17-055

Etude : Etude hydraulique pour le franchissement provisoire de la ravine Tabac

Phase : Etude hydraulique

Date de remise : Aout 2017

Version : 2.0

Statut du document : provisoire

Propriétaire du document : Groupement d’entreprise GTOI-SBTPC-VCT attributaire des marchés Digues et Echangeurs de la Nouvelle Route du Littoral

Diffusion : Frédéric POLENNE

Chef de projet : Clément THOMAS

Rédacteur : Sylvain CHARDON Vérificateur : Clément THOMAS

ISO 9001-2008

ISO 14001-2004

Agrément Digues –

Barrages Arrêté du 13 juin 2014 portant

agrément d'organismes intervenant pour la sécurité des

ouvrages hydrauliques

Groupement d’entreprises GTOI-SBTPC-VCT page 2


SOMMAIRE

PREAMBULE .............................................................................................................. 5

1. INTRODUCTION ............................................................................................... 5

1.1. Contexte du projet ................................................................................... 5

1.2. Objectif de l’étude .................................................................................... 5

1.3. Données et moyens utilisés ....................................................................... 6

2. DESCRIPTION DU SITE ..................................................................................... 6

2.1. Description du secteur d’étude .................................................................. 6

2.2. Contraintes physiques............................................................................... 7

2.2.1. Modification future du secteur d’étude .................................................... 7

2.2.2. Ouvrage de franchissement ................................................................... 7

2.3. Cadrage réglementaires .......................................................................... 10

2.3.1. Plan de Prévention des Risques - inondation ......................................... 10

2.3.2. Procédure Loi sur l’Eau ........................................................................ 11

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

3. CONTEXTE HYDROLOGIQUE ........................................................................... 13

3.1. Généralités ............................................................................................ 13

3.2. Choix des périodes de retour ................................................................... 16

3.3. Tracé et caractéristiques des bassins versants .......................................... 16

3.4. Calcul des coefficients de ruissellement .................................................... 17

3.5. Détermination des temps de concentration ............................................... 17

3.6. Détermination de la pluie de projet .......................................................... 18

3.6.1. Méthode employée ............................................................................. 18

3.6.2. Coefficients de Montana utilisés ........................................................... 19

3.7. Détermination des débits ........................................................................ 20

PARAMETRES DE LA MODELISATION HYDRAULIQUE .................................................. 21

4. MODELISATION MATHEMATIQUE .................................................................... 21

4.1. Mise en œuvre du modèle et présentation du logiciel Infoworks ICM .......... 21

4.1.1. Module 2D ......................................................................................... 21

4.1.2. Intérêt ............................................................................................... 21

4.1.3. Moteur hydraulique 2D ........................................................................ 22

4.1.4. Mailleur 2D ........................................................................................ 22

4.2. Données topographiques utilisées ............................................................ 23

4.3. Construction du modèle .......................................................................... 23

4.4. Conditions aux limites ............................................................................. 24

4.5. Calage du modèle .................................................................................. 25

5. DESCRIPTION DES SCENARII MODELISES ....................................................... 26

5.1. Scénario 1 – état initial ........................................................................... 26

5.2. Scénario 2 – état projet .......................................................................... 26

5.3. Scénario 3 – état projet + intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue opérationnels ....................................................................................................... 26

RESULTATS DE LA MODELISATION ........................................................................... 27

6. ANALYSE DES ECOULEMENTS ......................................................................... 27



6.1. Scénario 1 – état initial ........................................................................... 27

6.2. Scénario 2 – état projet .......................................................................... 29

6.3. Scénario 3 – état projet + intercepteurs ................................................... 30

6.4. Impact de l’ouvrage de franchissement sur les écoulements ...................... 34

7. PREMIERE SUBMERSION DE L’OUVRAGE ......................................................... 36

8. CRUES INTERMEDIAIRES ................................................................................ 37

8.1. Q 2 ....................................................................................................... 37

8.2. Q 10 ..................................................................................................... 38

8.3. Q 20 ..................................................................................................... 39

8.4. Q 50 ..................................................................................................... 40

PROPOSITION DE PERENNISATION ........................................................................... 41

9. PROTECTION DE L’OUVRAGE .......................................................................... 41

9.1. Rappel des contraintes hydrauliques ........................................................ 41

9.2. Implantation des zones à protéger ........................................................... 41

9.1. Dimensionnement des enrochements ....................................................... 42

9.1.1. Méthode utilisée ................................................................................. 42

9.1.2. Dimensionnements en fonction de l’occurrence de crue ......................... 43

9.2. Prescriptions de mise en œuvre ............................................................... 43

10. AUSCULTATION ET MAINTENANCE .............................................................. 44

10.1. Auscultation ........................................................................................... 44

10.2. Entretien ............................................................................................... 45

CONCLUSION .......................................................................................................... 46

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : listing des pièces constitutives du Dossier Loi sur l’Eau - Déclaration ........... 11

Tableau 2 : Caractéristiques des bassins versants ....................................................... 16

Tableau 3 : Coefficients de ruissellement unitaires ...................................................... 17

Tableau 4 : Coefficients de ruissellement par bassin versant ........................................ 17

Tableau 5 : Temps de concentration des bassins versants ........................................... 18

Tableau 6: Coefficients de Montana en fonction de la zone pluviométrique simplifiée (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012) ......... 19

Tableau 7 : Débits centennaux des bassins versants impactant au droit du projet de franchissement ........................................................................................................ 20

Tableau 8 : Coefficients de Manning utilisés ............................................................... 25

Tableau 9 : contraintes hydrauliques maximales par occurrence de crue ....................... 41

Tableau 10 : D50 moyen déterminés pour chaque occurrence de crue modélisée .......... 43

LISTE DES FIGURES

Figure 1 : localisation du projet ................................................................................... 5

Figure 2 : Implantation du projet sur la ravine Tabac .................................................... 6

Figure 3 : Localisation des intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue .................... 7

Figure 4 : Implantation du projet sur une zone du PPRi de la commune de Saint-Paul.... 10

Figure 5 : tableau de zonage en fonction des aléas du PPRn de la commune de Saint-Paul .............................................................................................................................. 10

Figure 6 : règlement du PPRn de la commune de Saint-Paul relatif aux aménagements autorisés en zone R1 ................................................................................................ 10

Figure 7 : débit centennal du canal d’interception de la ravine des Sables ..................... 12

Figure 8 : débit centennal du canal d’interception de la ravine Bellevue ........................ 12



Figure 9 : vue global de la zone d’étude et des BVs concernés ..................................... 14

Figure 10 : vue locale de la zone d’étude et des canaux intercepteurs impactant le projet dans le futur ............................................................................................................ 15

Figure 11 : Zonage pluviométrique simplifié (Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion, DEAL, 2012) ........................................................................... 18

Figure 12 : Zones pluviométriques associées aux bassins versants des radiers ............... 19

Figure 13 : vue 3D du MNT état initial........................................................................ 23

Figure 14 : vue 3D du MNT état projet avec intégration de l’ouvrage de franchissement 23

Figure 15 : hydrogramme de la crue centennale de la ravine Tabac .............................. 24

Figure 16 : hydrogramme centennal de l’intercepteur de la ravine des Sables................ 24

Figure 17 : hydrogramme centennal de l’intercepteur de la ravine Bellevue ................... 25

Figure 18 : hauteurs d’eau maximales à l’état initial pour une crue centennale de la ravine Tabac ..................................................................................................................... 27

Figure 19 : hauteurs d’eau maximales à l’état initial pour une crue centennale au droit du futur projet .............................................................................................................. 28

Figure 20 : vitesses d’écoulements maximales à l’état initial pour une crue centennale au droit du futur projet ................................................................................................. 28

Figure 21 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet sans intercepteur pour une crue centennale au droit du futur projet ............................................................................ 29

Figure 22 : vitesses d’écoulements maximales à l’état projet sans intercepteur pour une crue centennale au droit du futur projet ..................................................................... 29

Figure 23 : Points d’injection des débits à l’état projet avec intercepteur ....................... 30

Figure 24 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale de la ravine Tabac ................................................................................... 31

Figure 25 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du futur projet ............................................................................ 32

Figure 26 : vitesses d’écoulements maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du futur projet ..................................................................... 32

Figure 27 : Flux vectoriels à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du futur projet ................................................................................................. 33

Figure 28 : vue en 3D au pic de crue centennale dans le cas du scénario 3 ................... 33

Figure 29 : impacts de l’aménagement sur les écoulements dans le lit mineur de la ravine Tabac ..................................................................................................................... 35

Figure 30 : hauteurs d’eau pour un débit de 4,5 m3/s – franchissement non submergé .. 36

Figure 31 : hauteurs d’eau pour un débit > 4,5 m3/s – première submersion de l’ouvrage de franchissement .................................................................................................... 36

Figure 32 : hauteur d’eau d’une crue d’occurrence 2 ans à l’état projet ......................... 37

Figure 33 : vitesses d’écoulement d’une crue d’occurrence 2 ans à l’état projet ............. 37

Figure 34 : hauteur d’eau d’une crue d’occurrence 10 ans à l’état projet ....................... 38

Figure 35 : vitesses d’écoulement d’une crue d’occurrence 10 ans à l’état projet ........... 38





Figure 40 : implantation indicative des protections de l’ouvrage ................................... 42

Figure 41 : graphique des D50 moyens suivant l’occurrence de crue ............................ 43

Figure 42 : coupe-type des protections à mettre en œuvre en parements amont et aval 44



5

PREAMBULE

1. INTRODUCTION

1.1. CONTEXTE DU PROJET

La présente étude concerne le projet de construction d’un ouvrage de franchissement de la ravine Tabac (commune de Saint-Paul) qui servira d’accès à une carrière d’extraction du site de Bellevue, dont l’exploitation est confiée au groupement d’entreprise GTOI-SBTPC-VCT attributaire des marchés Digue et Echangeurs de la Nouvelle Route du Littoral.

Figure 1 : localisation du projet

1.2. OBJECTIF DE L’ETUDE

Les objectifs de la présente étude sont les suivants : • Décrire le fonctionnement hydraulique de la ravine Tabac, dans la configuration

actuelle et dans la configuration future incluant la présence des intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue,

• Déterminer l’impact du projet de franchissement,

• Déterminer la capacité de l’ouvrage busé,

• Déterminer l’occurrence de submersion de l’ouvrage de franchissement,

• Proposer un dimensionnement des moyens de protection de l’ouvrage afin de le pérenniser pour des crues d’occurrence 2 ans, 10 ans, 20 ans, 50 ans, 100 ans pour permettre une optimisation de l’ouvrage lors de sa conception.



1.3. DONNEES ET MOYENS UTILISES

Afin de réaliser notre étude, les données suivantes ont été utilisées : • Levé topographique du site de Bellevue incluant les accès et donc le périmètre

d’étude hydraulique,

• Implantation de l’ouvrage de franchissement,

• Implantation des intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue,

• Schéma de principe de l’ouvrage busé projet.

2. DESCRIPTION DU SITE

2.1. DESCRIPTION DU SECTEUR D’ETUDE

La ravine Tabac, dans la zone d’étude, présente un lit mineur fortement marqué, large d’environ 50 m de la crête de berge rive gauche à la crête de berge rive droite, et profond d’environ 10 m. La pente du lit est forte, en moyenne de 10%. L’implantation proposée du franchissement utilise pour partie une piste submersible traversant déjà la ravine Tabac, afin de bénéficier localement de pentes de berges plus faibles et diminuer les terrassements à réaliser.

Figure 2 : Implantation du projet sur la ravine Tabac

Lit mineur de la ravine Tabac

Projet de franchissement



2.2. CONTRAINTES PHYSIQUES

2.2.1. Modification future du secteur d’étude

Dans sa configuration future, la ravine Tabac servira d’exutoire à deux canaux d’interception de ravines :

• Canal intercepteur de la ravine des Sables, dont l’exutoire se situera 320 m en amont de l’ouvrage, en rive droite de la ravine Tabac,

• Canal intercepteur de la ravine Bellevue, dont l’exutoire se situera 20 m en amont de l’ouvrage, en rive droite de la ravine Tabac.

Ces deux intercepteurs sont pris en compte dans l’étude hydraulique.

Figure 3 : Localisation des intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue

2.2.2. Ouvrage de franchissement

L’ouvrage de franchissement présentera les caractéristiques suivantes : • Ouvrage submersible, dont l’implantation est basée sur la piste existante,

• Largeur de voie circulable de 3m,

• Talus incliné à 2H/1V,

• Hauteur optimisée (environ 1 m à 1,20 m sur TN dans l’axe de l’écoulement principal) afin de limiter l’effet seuil et limiter l’impact de l’ouvrage sur le fonctionnement hydraulique de la ravine.

Par ailleurs, il devra être transparent pour des petits débits. Pour cela, un passage busé sera mis en œuvre :

• 6 buses réparties régulièrement de part et d’autre de l’axe de la ravine,

• DN 400 mm,

• Pente de mise en œuvre de 5% maximum.

La coupe-type et le profil en long de l’ouvrage de franchissement sont donnés ci-dessous.

Intercepteur de la ravine Bellevue

Intercepteur de la ravine des Sables

GTOI page


8

Groupement d’entreprise GTOI-SBTPC-VCT page


9

Groupement d’entreprise GTOI-SBTPC-VCT page 10


2.3. CADRAGE REGLEMENTAIRES

2.3.1. Plan de Prévention des Risques - inondation

Suivant le PPRi approuvé de la commune de Saint-Paul, l’ouvrage de franchissement se situe dans une zone soumise réglementaire R1 :

Figure 4 : Implantation du projet sur une zone du PPRi de la commune de Saint-Paul

Le franchissement se situe dans le lit mineur de la ravine est soumis à aléa inondation fort et mouvement de terrain fort.

Figure 5 : tableau de zonage en fonction des aléas du PPRn de la commune de Saint-Paul

Sont autorisés les aménagements suivants :

Figure 6 : règlement du PPRn de la commune de Saint-Paul relatif aux aménagements autorisés en zone R1

La présente étude s’attachera à démontrer la non-aggravation du risque inondation du projet.



2.3.2. Procédure Loi sur l’Eau

Chaque aménagement doit être analysé au regard de la règlementation en vigueur et la procédure auquel il est soumis doit être renseignée. Les articles L 214-1, L 214-2, L 214-3, L 214-4, L 214-5 et L 214-6 du code de l'environnement, concernent la protection de la ressource et de l’environnement. La nomenclature stipule à travers son article 10, que des installations, ouvrages, travaux et activités, sont soumis à autorisation ou à simple déclaration, suivant les dangers qu’ils présentent et la gravité de leurs effets sur la ressource en eau et les écosystèmes aquatiques.

Les installations, ouvrages, travaux et activités concernés sont définis dans une nomenclature établie par décret en Conseil d’Etat après avis du Comité National de l’eau.

Le projet de franchissement de la ravine Tabac tel que prévu dans la présente étude est concerné par la rubrique rappelée ci-dessous :

3.1.2.0. Installations, ouvrages, travaux ou activités conduisant à modifier le profil en long ou le profil en travers du lit mineur d'un cours d'eau, à l'exclusion de ceux visés à la rubrique 3. 1. 4. 0, ou conduisant à la dérivation d'un cours d'eau :

1° Sur une longueur de cours d'eau supérieure ou égale à 100 m. Autorisation

2° Sur une longueur de cours d'eau inférieure à 100 m. Déclaration

Le régime de Déclaration entre ici en vigueur au titre du Code de l’Environnement. Un Dossier Loi sur l’Eau – Déclaration devra être produit. Il sera composé des pièces suivantes :

Remarques et détails Pièce n°1 Nom et

adresse du demandeur

Pièce n°2 Situation des travaux

Pièce n°3 Présentation des travaux

- Justification du projet - Résumé non-technique - Description des travaux - Couts estimatif des travaux - Rubrique de la nomenclature

Pièce n°4 Documents d’incidence

- Analyse de l’état initial du site et de son environnement (climat, géologie, hydrologie, risques naturels, risque inondation, milieu nature, paysages, milieu humai)

- Incidence du projet sur le milieu et mesures compensatoires (en phase chantier, en phase exploitation)

- Mesures compensatoires (mesures générales liées aux travaux, mesures compensatoires)

- Compatibilité des aménagements avec les documents d’orientation (SAR, SDAGE, PGRI, etc.)

Pièce n°5 Surveillance et entretien

Pièce n°6 Documents graphiques

Tableau 1 : listing des pièces constitutives du Dossier Loi sur l’Eau - Déclaration



HYDROLOGIE

Afin de déterminer les conditions hydrauliques au droit du projet de franchissement, il est nécessaire de connaitre le contexte hydrologique du bassin versant de la ravine Tabac ainsi que de ces affluents amont ayant une influence sur le projet. L’étude hydrologique ci-après présente les débits de référence (Q2, Q5, Q10, Q20, Q30, Q50 et Q100) des bassins-versants suivants :

• Ravine Tabac,

• BVs interceptés par le futur canal de la ravine des Sables, projet en cours de réalisation,

• BV intercepté par le canal futur de la ravine Bellevue, projet en cours de réalisation.

La crue de référence centennale des BVs interceptés par les deux canaux intercepteurs en projet a été déterminée pour les besoins de l’étude de ces canaux et est rappelée ci-dessous. Toutefois, afin de connaitre les crues de référence d’occurrence 2 ans, 5 ans, 10 ans, 20 ans et 50 ans, utilisés pour l’optimisation des protections de l’ouvrage de franchissement, une étude hydrologique complète a été réalisée sur ces BVs.

Figure 7 : débit centennal du canal d’interception de la ravine des Sables

Figure 8 : débit centennal du canal d’interception de la ravine Bellevue

La méthode rationnelle indiquée par le Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion - DEAL, 2012, a été appliquée. Les détails sont présentés dans le chapitre suivant.



3. CONTEXTE HYDROLOGIQUE

3.1. GENERALITES

Le site d’étude est traversé par la ravine Tabac, affluent rive droite de la ravine des Trois Bassins. Par ailleurs, un projet de réalisation de deux canaux intercepteurs est en cours. Les exutoires de ces deux canaux intercepteurs se situeront en rive droite de la ravine Tabac, en amont immédiat de la zone d’étude :

• Intercepteur supérieur de la ravine des Sables : récupère la ravine des Sables, ravine Trou d’Eau, la ravine Commune, la ravine Coralines et la ravine Bellevue

• Intercepteur inférieur de la ravine Bellevue.

Leur capacité sera prise en compte.



14

Figure 9 : vue global de la zone d’étude et des BVs concernés

BV ravine Tabac

BV ravine des Sables BV interceptés par le canal de la ravine des Sables

BV intercepté par le canal de Bellevue Intercepteur de la

ravine des Sables

Intercepteur de la ravine Bellevue




Figure 10 : vue locale de la zone d’étude et des canaux intercepteurs impactant le projet dans le futur

BV ravine tabac

BV interceptés par le canal de la ravine des Sables

BV interceptés par le canal de

la ravine de Bellevue

BV ravine des Sables

Exutoire canal d’interception de la ravine des Sables

Exutoire canal d’interception de la ravine Bellevue

Exutoire BV ravine des Sables

Exutoire BV ravine Tabac




16

3.2. CHOIX DES PERIODES DE RETOUR

Les débits de période de retour suivante seront déterminés :

• Q2

• Q5

• Q10

• Q20

• Q30

• Q50

• Q100

La crue centennale sera choisie comme crue extrême dans la modélisation hydraulique réalisée ci-après.

3.3. TRACE ET CARACTERISTIQUES DES BASSINS VERSANTS

Chaque bassin versant a été numérisé à partir des données de la Litto 3D.

Les bassins versants repérés sont les suivants :

• BV de la ravine Tabac, au droit du franchissement,

• BV de la ravine des Sables, au droit de l’entonnement dans le canal d’interception,

• BVs des ravines interceptées dans l’intercepteur de la ravine des Sables (intercepteur supérieur),

• BVs de l’intercepteur de la ravine Bellevue (intercepteur inférieur).

Le tracé des BVs est donné sur les figures ci-avant.

Les caractéristiques des bassins versants sont les suivantes :

Nom

communeNom projet Date

Nom BV

(nom de la fiche)

Nature du point

de rejet

Surface

(km²)

Longueur

du BV

(m)

Altitude max

(m)

Altitude min

(m)

Périmètre

(km)

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Tabac ravine 4,93 8700 1260 57 17,16

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine des Sables intercepteur 1,11 4480 500 102 5,44

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Trou d'eau intercepteur 0,07 2150 180 102 1,1

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Commune intercepteur 0,34 2100 286 102 2,6

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Coralines intercepteur 0,11 1110 276 102 1,7

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Bellevue sup intercepteur 0,1 990 286 102 1,84

Saint-Paul RE17-055 2017 Ravine Bellevue inf intercepteur 0,07 1130 104 57 1,33

BV ravine Tabac

BVs intercepteur ravine des Sables

BV intercepteur ravine Bellevue

Tableau 2 : Caractéristiques des bassins versants



3.4. CALCUL DES COEFFICIENTS DE RUISSELLEMENT

Le tableau ci-dessous détaille les valeurs des coefficients de ruissellement unitaires en fonction de la classe de perméabilité des sols et du type d'occupation du sol.

Coefficient de ruissellement unitaire

Terrain urbanisé 1

Terrain mixte 0,6

Terrain semi-perméable 0,5

Terrain peu perméable 0,7

Tableau 3 : Coefficients de ruissellement unitaires

Le coefficient de ruissellement du bassin versant se calcule par combinaison des coefficients de ruissellement unitaires présentés ci-avant, rapportés au pourcentage d’occupation du sol.

Bassin

VersantC2 à C50 i C2 à C50 p C100 i C100 p

Ravine Tabac 0,65 0,65 0,90 0,90

Ravine des Sables 0,50 0,50 0,90 0,90

Ravine Trou d'eau 0,50 0,50 0,90 0,90

Ravine Commune 0,50 0,50 0,90 0,90

Ravine Coralines 0,50 0,50 0,90 0,90

Ravine Bellevue sup 0,50 0,50 0,90 0,90

Ravine Bellevue inf 0,50 0,50 0,90 0,90

BV ravine Tabac



Tableau 4 : Coefficients de ruissellement par bassin versant

Avec :

• Ct i = coefficient de ruissellement à l’état initial pour une pluie d’intensité t,

• Ct p = coefficient de ruissellement à l’état projet pour une pluie d’intensité t.

3.5. DETERMINATION 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.

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 différentes formules utilisées a été calculée pour déterminer le temps de concentration de chaque bassin versant.



Bassin

Versant

Tc

(min)

Ravine Tabac 32,42

Ravine des Sables 25,05

Ravine Trou d'eau 9,08

Ravine Commune 11,65

Ravine Coralines 6,13

Ravine Bellevue sup 6,25

Ravine Bellevue inf 8,51



BV ravine Tabac

Tableau 5 : Temps de concentration des bassins versants

3.6. DETERMINATION DE LA PLUIE DE PROJET

3.6.1. Méthode employée

La méthode du « Guide sur les modalités de gestion des eaux pluviales à la Réunion » (2012) de la DEAL a été utilisée dans la présente étude pour déterminer les pluies de projet.

Il s’agit dans un premier temps de déterminer les coefficients de Montana, selon un zonage pluviométrique simplifié :

Figure 11 : 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 dans les zones 1 et 2.

La figure suivante indique l’emplacement des zones pluviométriques par rapport aux bassins versants des radiers.



Figure 12 : Zones pluviométriques associées aux bassins versants des radiers

Pour les bassins versants des radiers situés à cheval sur plusieurs zones pluviométriques, il convient de réaliser une pondération de surface afin de calculer les débits. Les débits pour chaque zone pluviométrique seront calculés puis pondérés en fonction du pourcentage de surface de bassin versant comprise dans chaque zone pluviométrique.

3.6.2. Coefficients de Montana utilisés

Tableau 6: 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 les pluies horaires d’occurrence différentes à partir de la pluie décennale horaire, une loi de Gumbel est utilisée :

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

−×+××= dTanshiTdi

Avec :

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

• T : période de retour

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

Zone 1 Zone 2



3.7. DETERMINATION DES DEBITS

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.

On obtient finalement les résultats suivants, pour les occurrences voulues :

Bassin

Versant

Q2 i

(m³/s)

Q5 i

(m³/s)

Q10 i

(m³/s)

Q20 i

(m³/s)

Q30 i

(m³/s)

Q50 i

(m³/s)

Q100 i

(m³/s)

Ravine Tabac 51,57 64,11 73,60 83,09 88,64 95,63 145,61

Ravine des Sables 8,65 10,75 12,34 13,94 14,87 16,04 31,73

Ravine Trou d'eau 0,76 0,95 1,09 1,23 1,31 1,41 2,80

Ravine Commune 3,41 4,24 4,87 5,50 5,86 6,32 12,51

Ravine Coralines 1,36 1,70 1,95 2,20 2,34 2,53 5,00

Ravine Bellevue sup 1,23 1,53 1,76 1,98 2,12 2,28 4,52

BV intercepteur ravine

des Sables15,42 19,17 22,00 24,84 26,50 28,59 56,57

Ravine Bellevue inf 0,78 0,97 1,11 1,25 1,34 1,44 2,86

BV ravine Tabac



Tableau 7 : Débits centennaux des bassins versants impactant au droit du projet de franchissement

On obtient une valeur de débit centennal du canal d’interception de la ravine des Sables de 56.57 m3/s, alors que la valeur déterminée par les études de dimensionnement de ce canal est de 55.60 m3/s. Ces débits sont suffisamment proches pour que les débits de référence d’occurrence inférieure puissent être validés pour la suite de l’étude. On obtient une valeur de débit centennal du canal d’interception de la ravine de Bellevue de 2.86 m3/s, alors que la valeur déterminée par les études de dimensionnement de ce canal est de 2.50 m3/s. Ces débits sont suffisamment proches pour que les débits de référence d’occurrence inférieure puissent être validés pour la suite de l’étude. Enfin, le débit de crue centennal de la ravine Tabac évalué à 145.61 m3/s sera pris comme valeur extrême dans la modélisation hydraulique 2D.


HYDRETUDES Océan Indien Aout 2017 RE17-055/Etude hydraulique/Version 2.0

PARAMETRES DE LA MODELISATION HYDRAULIQUE

4. MODELISATION MATHEMATIQUE

4.1. MISE EN ŒUVRE DU MODELE ET PRESENTATION DU LOGICIEL

INFOWORKS ICM

4.1.1. Module 2D

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

4.1.2. 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)



4.1.3. Moteur hydraulique 2D

Infoworks ICM 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).

4.1.4. 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)



4.2. DONNEES TOPOGRAPHIQUES UTILISEES

La modélisation hydraulique est basée sur le levé topographique du site fourni par GTOI.

Figure 13 : vue 3D du MNT état initial

4.3. CONSTRUCTION DU MODELE

L’ouvrage de franchissement a été construit sur le MNT présenté chapitre précédent. 6 buses Φ 400 ont été intégrées afin de rendre l’ouvrage transparent pour les petits débits.

Figure 14 : vue 3D du MNT état projet avec intégration de l’ouvrage de franchissement

Implantation future du projet de franchissement

Ouvrage de franchissement 6 buses Φ 400



4.4. CONDITIONS AUX LIMITES

• Condition amont – ravine Tabac :

Un hydrogramme représentant une crue centennale de la ravine a été intégré comme condition limite amont du modèle 2D.

Figure 15 : hydrogramme de la crue centennale de la ravine Tabac Une analyse topographique et à partir des orthophotographies a été réalisée afin de positionner la ligne d’injection.

Le choix a été fait de placer l’injection dans le lit vif principal, le plus en amont possible soit environ 600 m en amont de l’ouvrage.

• Condition amont – intercepteur de la ravine des Sables :


Figure 16 : hydrogramme centennal de l’intercepteur de la ravine des Sables Une analyse topographique et à partir des orthophotographies a été réalisée afin de positionner la ligne d’injection.

Le choix a été fait de placer l’injection dans la berge rive droite de la ravine Tabac, à 320 m en amont de l’ouvrage projet.



• Condition amont – intercepteur de la ravine Bellevue :


Figure 17 : hydrogramme centennal de l’intercepteur de la ravine Bellevue Une analyse topographique et à partir des orthophotographies a été réalisée afin de positionner la ligne d’injection.

Le choix a été fait de placer l’injection dans la berge rive droite, à 20 m en amont de l’ouvrage projet.

• Condition aval :

La zone d’étude est située largement en amont de l’exutoire. Il n’y donc pas d’influence océanique surtout pour ces ordres de grandeurs de débits.

4.5. CALAGE DU MODELE

L’absence de mesures précises de hauteurs d’eau correspondantes à des crues de débits connus rend impossible le calage du modèle sur des données physiques.

Les coefficients de Manning injectés dans le modèle ont été déterminés grâce aux observations de terrain ainsi qu’à l’expérience de notre bureau d’étude dans la modélisation mathématique d’écoulements.

Les valeurs retenues sont les suivantes :

n Caractéristiques du lit / Matériaux

0.04 Lit à blocs de basalte de diamètre moyen

0.04 Ouvrage protégé par des enrochements Tableau 8 : Coefficients de Manning utilisés



5. DESCRIPTION DES SCENARII MODELISES

Plusieurs scénarios sont proposés :

5.1. SCENARIO 1 – ETAT INITIAL

Le scénario 1 correspond à l’état initial avant réalisation du projet de franchissement ET avant réalisation du projet d’intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue. Il s’agit de la crue centennale de la ravine Tabac couplée avec la topographie actuelle du site.

5.2. SCENARIO 2 – ETAT PROJET

Le scénario 2 correspond à l’état projet incluant le franchissement de ravine et AVANT réalisation du projet d’intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue. Il s’agit de la crue centennale de la ravine Tabac couplée avec la topographie actuelle du site avec l’ajout du projet de franchissement.

5.3. SCENARIO 3 – ETAT PROJET + INTERCEPTEURS DES RAVINES DES

SABLES ET BELLEVUE OPERATIONNELS

Le scénario 3 correspond à l’état projet incluant le franchissement de ravine ET incluant la réalisation du projet d’intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue. Il s’agit de la crue centennale de la ravine Tabac couplée avec la topographie actuelle du site avec l’ajout du projet de franchissement et l’ajout des exutoires des deux intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue en amont rive droite.



RESULTATS DE LA MODELISATION

6. ANALYSE DES ECOULEMENTS

Les paragraphes suivants précisent les résultats de la modélisation appliquée à chaque scénario envisagé pour une crue d’occurrence centennale.

6.1. SCENARIO 1 – ETAT INITIAL

Le scénario 1 correspond à l’état initial, sans intercepteur ni ouvrage de franchissement, soit dans la configuration actuelle du site.

Un hydrogramme de la crue centennale avec un débit de pointe de 145.61 m3/s est injecté dans le lit de la ravine Tabac, suffisamment en amont de la zone d’étude. Les figures suivantes donnent les conditions d’écoulement dans la zone d’étude.

Figure 18 : hauteurs d’eau maximales à l’état initial pour une crue centennale de la ravine Tabac

Secteur d’implantation du franchissement



Figure 19 : hauteurs d’eau maximales à l’état initial pour une crue centennale au droit du futur projet

Figure 20 : vitesses d’écoulements maximales à l’état initial pour une crue centennale au droit du futur projet

Les écoulements de la crue centennale restent catonnés dans le lit mineur de la ravine, sans débordement identifié. Au droit de l’implantation future de l’ouvrage de franchissement, on observe toutefois une sur-largeur de la section mouillée, qui s’explique par la topographie du site, déjà terrassée en berges afin de permettre l’implantation d’une piste non pérenne traversant la ravine.

Les hauteurs d’eau maximales dans le périmètre modélisé se situent autour de 2.50 m, et inférieures à 2 m au droit de l’implantation future du projet de franchissement.

Les vitesses d’écoulement maximales au droit de l’implantation du franchissement sont comprises entre 5 et 7 m/s.



6.2. SCENARIO 2 – ETAT PROJET

Le scénario 2 correspond à l’état projet (intégration de l’ouvrage de franchissement), sans intercepteur.

Un hydrogramme de la crue centennale avec un débit de pointe de 145.61 m3/s est injecté dans le lit de la ravine Tabac, suffisamment en amont de la zone d’étude. Les figures suivantes donnent les conditions d’écoulement dans la zone d’étude.

Figure 21 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet sans intercepteur pour une crue centennale au droit du

futur projet

Figure 22 : vitesses d’écoulements maximales à l’état projet sans intercepteur pour une crue centennale au droit du futur projet

Les écoulements de la crue centennale, dans la configuration projet sans intercepteur, restent catonnés dans le lit mineur de la ravine, sans débordement identifié. Au droit de



l’ouvrage de franchissement et en aval immédiat, on observe toutefois une augmentation de la sur-largeur de la section mouillée déjà identifiée à l’état initial (65 m environ au lieu de 60 m de section mouillée). Le linéaire impacté par l’ouvrage est d’environ 60 m.

Les hauteurs d’eau maximales dans le périmètre modélisé se situent autour de 2.50 m en amont des buses du franchissement, l’ouvrage faisant obstacle partiel à l’écoulement (débitance des buses en charge d’environ 11 m3/s dans cette configuration).

Les vitesses d’écoulement maximales au droit de l’ouvrage de franchissement restent comprises entre 5 et 7 m/s. Les vitesses d’écoulements le long des berges submergées à l’état projet au droit et en aval de l’ouvrage restent faibles (< 1 m/s).

6.3. SCENARIO 3 – ETAT PROJET + INTERCEPTEURS

Le scénario 3 correspond à l’état projet (intégration de l’ouvrage de franchissement), avec intégration des canaux intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue

Un hydrogramme de la crue centennale de la ravine Tabac avec un débit de pointe de 145.61 m3/s est injecté dans le lit de la ravine Tabac, suffisamment en amont de la zone d’étude. Par ailleurs, les hydrogrammes de crue centennale de l’intercepteur de la ravine des Sables et de l’intercepteur de la ravine Bellevue sont injectés dans la ravine Tabac, au droit des exutoires de chaque canal intercepteur (soit respectivement 56.57 m3/s et 2.86 m3/s en débit de pointe). Les figures suivantes donnent les conditions d’écoulement dans la zone d’étude.

Figure 23 : Points d’injection des débits à l’état projet avec intercepteur


Intercepteur ravine Bellevue

Intercepteur ravine des Sables



Figure 24 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale de la ravine

Tabac


Intercepteur ravine Bellevue

Intercepteur ravine des Sables



Figure 25 : hauteurs d’eau maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du

futur projet

Figure 26 : vitesses d’écoulements maximales à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du futur projet



Figure 27 : Flux vectoriels à l’état projet avec intercepteurs pour une crue centennale au droit du futur projet

Figure 28 : vue en 3D au pic de crue centennale dans le cas du scénario 3

Les écoulements de la crue centennale, dans la configuration projet avec intercepteur, restent catonnés dans le lit mineur de la ravine, sans débordement identifié. Au droit de l’ouvrage de franchissement et en aval immédiat, on observe toutefois une augmentation de la sur-largeur de la section mouillée déjà identifiée à l’état initial (70 m au lieu de 60 m de section mouillée). Le linéaire impacté par l’ouvrage est d’environ 60 m.

Exutoire de l’intercepteur de la ravine Bellevue

Turbulences hydrauliques



Les hauteurs d’eau maximales dans le périmètre modélisé se situent autour de 2.50 m en amont des buses du franchissement, l’ouvrage faisant obstacle partiel à l’écoulement (débitance des buses en charges d’environ 17 m3/s dans cette configuration).

Les vitesses d’écoulement maximales au droit de l’ouvrage de franchissement restent comprises entre 5 et 7 m/s. Les vitesses d’écoulements le long des berges submergées à l’état projet au droit et en aval de l’ouvrage restent faibles (< 1 m/s).

Enfin, on peut noter l’apparition de turbulences hydrauliques – deux tourbillons – en amont de l’ouvrage, en rive gauche et rive droite, engendrés par les facteurs suivants :

• Exhaussement du fond – effet seuil du à l’ouvrage de franchissement submergé,

• Distribution de vitesses hétérogène : veine de courant concentrant les vitesses élevée dans l’axe de l’écoulement, faibles vitesses en berges.

L’exutoire du canal d’interception de la ravine Bellevue, en amont immédiat du projet de franchissement, augmente légèrement ces effets turbulents, à cause de l’angle d’incidence perpendiculaire du débit secondaire apporté par le canal intercepteur. Ce débit étant faible (environ 2.86 m3/s) en comparaison au débit transitant en ravine (environ 200 m3/s), l’impact reste mineur et n’engendre pas de modification significative de l’écoulement principal.

6.4. IMPACT DE L’OUVRAGE DE FRANCHISSEMENT SUR LES ECOULEMENTS

Les impacts notables du projet sur les écoulements en ravine Tabac se concentre sur un linéaire de 60 m au droit et en aval de l’ouvrage et concerne :

• Un effet seuil devant le franchissement, dès submersion de l’ouvrage, celui-ci étant transparent pour des débits compris entre 0 et 4.5 m3/s (voir ci-après). Cela engendre un exhaussement de 1,30 m au maximum au débit de pointe de la crue centennale. Toutefois, le lit mineur de la ravine est suffisamment marqué à cet endroit pour que cela ne génère pas d’augmentation significative de la largeur du lit mouillé. La surélévation de la piste a été minimisée pour avoir un impact le plus faible possible sur l’écoulement : la répercussion de l’effet seuil est ainsi marquée sur environ les 10-15 premiers mètres du bief amont, limitant le volume de rétention d’eau créé par l’ouvrage,

• Légère augmentation des effets turbulents entre l’exutoire du canal intercepteur de la ravine Bellevue et l’ouvrage, due à la proximité des deux ouvrages (20 m). Toutefois, cela reste mineur compte tenu du faible apport du canal intercepteur dans des conditions extrêmes (crue centennale), le débit de point étant 70 fois inférieur au débit de pointe de la ravine Tabac,

• Augmentation de la largeur du lit mouillé d’environ 10 m (60 m au lieu de 50 m) sur 60 mètres linéaires en aval de l’ouvrage lors du passage du pic de crue centennale. Les écoulements restent toutefois concentrés dans le lit mineur, la topographie du site assurant encore plusieurs mètres de revanche par rapport aux crêtes des berges rive gauche et rive droite. Il n’y a donc pas de risques de débordements vers des zones urbanisées induit par le projet, dans les conditions décrites dans l’étude,

• Les vitesses d’écoulements sont localement – au droit du franchissement – augmentées, cela étant dû à l’effet seuil dès submersion de l’ouvrage. Il conviendra de proposer les moyens de protection de l’ouvrage face à ces fortes vitesses (cf. §9.).



Au final, le projet de franchissement induit des effets hydrodynamiques localisés au droit de l’ouvrage et dont il faudra se prémunir à la conception. Mais les impacts sur les écoulements sont mineurs (augmentation de la largeur mouillée sans débordements sur 60m du bief aval) voir absents (pas d’impact sur le bief amont – l’effet seuil étant limité au maximum par un choix de design d’ouvrage faisant le moins possible obstacle à l’écoulement).

Figure 29 : impacts de l’aménagement sur les écoulements dans le lit mineur de la ravine Tabac

Crêtes de berges rive droite et gauche indicatives de la

ravine Tabac

Zones ponctuelles de sur-largeur du lit mouillée

Effet seuil



7. PREMIERE SUBMERSION DE L’OUVRAGE

Afin d’observer la première submersion de l’ouvrage, un débit de 4.5 m3/s a été injecté. Ce débit a été obtenu par itération.

La submersion intervient sur la portion plane du radier en travers du lit mineur.

Figure 30 : hauteurs d’eau pour un débit de 4,5 m3/s – franchissement non submergé

Figure 31 : hauteurs d’eau pour un débit > 4,5 m3/s – première submersion de l’ouvrage de franchissement



8. CRUES INTERMEDIAIRES

Les crues intermédiaires suivantes ont été modélisées afin de connaitre les conditions d’écoulement les plus défavorables pour chacune de ces crues, dans le but ultérieur d’optimiser les protections d’ouvrage à réaliser.

8.1. Q 2

La crue d’occurrence 2 ans dans la configuration la plus défavorable (avec intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue) correspond aux débits de pointe suivants :

• 51.57 m3/s dans la ravine Tabac,

• 15.42 m3/s à l’exutoire de l’intercepteur de la ravine des Sables,

• 0.78 m3/s à l’exutoire de l’intercepteur de la ravine Bellevue.

Les conditions d’écoulement extrêmes au droit de l’ouvrage sont les suivantes :

• Vitesses de 5 m/s environ,

• Hauteur d’eau de 0.60 m environ.

Figure 32 : hauteur d’eau d’une crue d’occurrence 2 ans à l’état projet

Figure 33 : vitesses d’écoulement d’une crue d’occurrence 2 ans à l’état projet



8.2. Q 10






• Vitesses de 5.50 m/s environ,

• Hauteur d’eau de 1 m environ.





8.3. Q 20












8.4. Q 50












41

PROPOSITION DE PERENNISATION

9. PROTECTION DE L’OUVRAGE

9.1. RAPPEL DES CONTRAINTES HYDRAULIQUES

L’ouvrage de franchissement étant submersible à partir de débits supérieurs à 4.5 m3/s, il est primordial de pérenniser l’ouvrage, afin de ne pas avoir de reconstruction à entreprendre à fréquence élevée. Au vue des conditions d’écoulement en jeu (vitesses d’écoulements notamment), la pérennisation du radier passe des aménagements de protection à dimensionner en conséquence.

Le présent chapitre traite donc des propositions d’aménagement de protection à apporter et les modalités de maintenance permettant de garantir la pérennité de l’ouvrage. Afin de permettre une optimisation ultérieurement des problématiques couts/délais, seront proposés dans les paragraphes ci-après les dimensionnements des aménagements protégeant l’ouvrage pour :

• Une crue biennale,

• Une crue décennale,

• Une crue vicennale,

• Une crue d’occurrence 50 ans,

• Une crue centennale.

Ces propositions d’aménagement sont basées sur les conclusions des études hydrauliques menées dans le cadre de cette mission.

Nota : Les préconisations suivantes ne concernent que les protections à mettre en œuvre pour faire face aux contraintes hydrodynamiques et lutter contre l’érosion externe de l’ouvrage. Ces préconisations ne se soustraient pas à l’étude de stabilité interne de l’ouvrage à réaliser avant exécution.

Occurrence de crue Vitesse d’écoulement maximale

engendrée Hauteur d’eau maximale

engendrée

Q 2 5.0 m/s 0.60 m

Q 10 5.5 m/s 1.00 m

Q 20 5.8 m/s 1.10 m

Q 50 6.1 m/s 1.20 m

Q 100 7.1 m/s 1.30 m

Tableau 9 : contraintes hydrauliques maximales par occurrence de crue

9.2. IMPLANTATION DES ZONES A PROTEGER

Les zones à protéger sont les suivantes :

• Parement amont de l’ouvrage de franchissement,

• Parement aval de l’ouvrage de franchissement,

• Raccordements amont et aval aux berges rive gauche et rive droite.



Figure 40 : implantation indicative des protections de l’ouvrage

9.1. DIMENSIONNEMENT DES ENROCHEMENTS

9.1.1. Méthode utilisée

Pour une hauteur d’eau maximale et une vitesse d’écoulement maximale données, les différents formalismes empiriques permettant de déterminer le diamètre moyen des enrochements à utiliser donne les valeurs suivantes :

Formule d’Isbach

Formule de Maynord

Formule CEMAGREF

Cette protection étant mise en œuvre en berge incliné suivant un fruit de 2H/1V sur les parements et non en fond de lit, un terme correctif s’applique, déterminé suivant la formule de LIANE :

Ou :

θ est l’angle de pose : ici 26.6°

Et φ l’angle de frottement des matériaux, ici 40°

Un coefficient de 1/0.717 s’applique dans le cas présent.

Le diamètre moyen retenu correspond à la moyenne des diamètres moyens déterminés.

Implantation des protections d’ouvrage

µ θθϕ

= ⋅ −cos 1

2

2

tg

tg

)1

1(

2

²

44,1

1

−≥

sg

VD

5,230 ).1

1.(30,0.

gh

V

sSF

h

D

−=

g

V

s

AD

21

2

⋅−

≥



9.1.2. Dimensionnements en fonction de l’occurrence de crue

Sur la bases des hypothèses de contraintes hydrauliques les plus défavorables établies par modélisation pour chacune des occurrences de crue suivantes : Q2, Q10, Q20, Q50 et Q100, le tableau ci-dessous précise les diamètres moyens calculés et nécessaires pour assurer la pérennité de l’ouvrage face chacune de ces crues :

crue de référence Q en jeu (m3/s) V en jeu (m/s) D50 calculé (m) D50 retenu (m)

Q2 67,77 4,95 0,67 0,70

Q10 96,71 5,5 0,85 0,85

Q20 109,18 5,78 0,94 0,95

Q50 125,66 6,11 1,04 1,05

Q100 205,04 7,17 1,41 1,45

Tableau 10 : D50 moyen déterminés pour chaque occurrence de crue modélisée

Figure 41 : graphique des D50 moyens suivant l’occurrence de crue

9.2. PRESCRIPTIONS DE MISE EN ŒUVRE

La mise en œuvre sera faite suivant les coupes types donnés ci-après et les prescriptions faites ci-dessous :

• Afin d’éviter les départs de fines constitutives du remblai du franchissement, un filtre doit être mis en œuvre entre celui-ci et les enrochements. Un géotextile est préférable à la constitution d’un filtre granulaire car plus rapide à mettre en œuvre.

• Géotextile agrafé dans le corps du remblai de l’ouvrage sur le parement amont, le parement aval et en crête, afin de garantir la continuité du filtre et éviter le lessivage du remblai entre les deux parements lors des submersions de l’ouvrage,

• La couche de roulement compactée recouvrira le géotextile placé

• Enrochements non liés de diamètre moyen adapté aux conditions de protections choisies appareillés finement :

o sur une épaisseur de protection minimale de 2 x D50 sur les parements amont et aval et aux raccordements aux berges rive gauche et droite,

Q2

Q10 Q20

Q50

Q100



o mises en œuvre suivant un talus incliné à 2H/1V sur les parements

o En réalisant une bêche en pied de parement amont et aval de section carrée (2 x D50), affleurant le TN, afin de limiter le risque d’affouillement.

Figure 42 : coupe-type des protections à mettre en œuvre en parements amont et aval

10. AUSCULTATION ET MAINTENANCE

10.1. AUSCULTATION

Un suivi de l’évolution de l’état de l’ouvrage sera réalisé. Ce suivi sera fait suivant une fréquence régulière et sera adapté à une éventuelle alerte de crue mise en place.

Le suivi visuel consistera à minima en une inspection du franchissement visant à détecter les éléments suivants :

• Flashes ou fontis sur la crête du franchissement traduisant une érosion interne du remblai,

• Départ d’enrochements ou déformation de la structure de protection traduisant une érosion externe du remblai,

• Affaissement d’enrochements de la structure de protection traduisant un affouillement du pied de la protection,

• Départ d’enrochements constitutifs des seuils de fond en travers traduisant une déstabilisation de ces seuils et maximisant le risque de modification morphologique du fond,

• Suivi de l’évolution des débits de fuite à travers l’ouvrage transparent (cas de la ravine non-sèche, ouvrage non-submergé – Q<4.5 m3/s) :

o Evolution du débit

o Evolution de la turbidité

Nota : Concernant le suivi de l’évolution des débits de fuite, elle est indispensable pour détecter une érosion interne de l’ouvrage, principal risque de rupture soudaine. La présence de circulations d’eau le long des buses (à l’extérieur des buses, à l’intérieur du remblai) sont notamment à surveiller. Le débit de fuite résiduel éventuel sera estimé et servira de base au suivi de son évolution. Le tableau suivant détermine les évolutions possibles à détecter.



évolution état Parade Qfuite ≤ Qfuite,initial

Eau claire ou légèrement turbide Etat stable de l’ouvrage

Maintien du suivi régulier

Qfuite > Qfuite,initial

Eau turbide Augmentation des écoulements à

travers l’ouvrage la turbidité indique la présence

résiduelle de fines, indispensable à la cohésion du batardeau �

stabilité à court terme non remise en cause

Accentuation du suivi, passage quotidien pour vérification de

l’évolution

Qfuite > Qfuite,initial Eau claire

Augmentation des écoulements à travers l’ouvrage

L’absence de turbidité de l’eau indique le lessivage du batardeau, l’absence de fines indispensable à

la cohésion de la structure � risque de rupture soudaine

Renforcement du batardeau

Le suivi visuel sera réalisé de manière hebdomadaire. Un fiche de suivi sera renseignée et classée après chaque visite afin de conserver l’historique du suivi.

Par ailleurs, lors de la mise en eau de la ravine sans occasionner de submersion du franchissement (Q<4.5 m3/s), un suivi accru sera réalisé.

10.2. ENTRETIEN

L’entretien sera assuré de manière constante et régulière afin de maintenir en l’état l’ouvrage de franchissement.



46

CONCLUSION Les résultats obtenus à partir de la modélisation hydraulique montrent que l’ouvrage tel que dimensionné peut faire transiter un débit compris entre 0 et 4.5 m3/s en restant transparent. Au-delà, l’ouvrage est submergé.

Dans le cadre de l’étude, une modélisation de la crue centennale de la ravine dans son état initial et dans son état projet incluant les apports des deux canaux intercepteurs des ravines des Sables et Bellevue a été réalisée, afin de visualiser les impacts sur l’écoulement du projet et de montrer la non-aggravation du risque inondation au sens du PPRi en vigueur, condition nécessaire pour permettre cet aménagement.

Les impacts identifiés de l’ouvrage sur l’écoulement restent très localisés au droit de l’ouvrage et restent mineurs (augmentation de la largeur mouillée sans débordements sur 60m du bief aval) voir absents (peu d’impact sur le bief amont – effet seuil marqué mais hauteur de rétention d’eau faible ne répercutant aucun impact au-delà de 10m en amont du franchissement). Aucun débordement du lit mineur n’est occasionné par le projet. La revanche conservée face au risque de débordements pouvant impacter des zones urbanisées ou non-inscrites au PPRi est de plusieurs mètres. Dans les conditions de l’étude, il n’y a donc pas d’aggravation du risque inondation engendrée par le projet.

Au vu des contraintes hydrauliques (vitesses d’écoulements très importantes), une protection efficace doit donc être mise en place pour garantir la pérennité de l’ouvrage. Des préconisations de protections en enrochements non liés sont proposées. Le dimensionnement de ces protections est proposé pour plusieurs occurrence de crue (2 ans, 10 ans, 20 ans, 50 ans, 100 ans) afin de permettre une optimisation de l’ouvrage et de ces protections en phase conception.

Diagnostic de vulnérabilité et Etude hydraulique ... · • Proposer un dimensionnement des...

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