Etude des lignes d`eau extrèmes Estuaire de la Loire - Iffo-RME

Etude des lignes d’eau extrèmes
Estuaire de la Loire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Aléas hydrauliques : les facteurs déterminants
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Aléas hydrauliques : les facteurs déterminants
• Morphologie du lit :
7000
1910
6000
St Nazaire
Cordemais
1982
Ancenis
Montjean
sur Loire
5000
Paimboeuf
4000
Nantes
Nantes
Le Pellerin3000
2000
1000
0
01-janv.
01-févr. 01-mars
01-avr.
01-mai
01-juin
01-juil.
01-août
01-sept.
01-oct.
• Débits de Loire entrant et bassin versant intermédiaire
• Marée astronomique
• Surcote marine + conditions météorologiques sur l’estuaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
01-nov.
01-déc.
Aléas hydrauliques : les facteurs déterminants
Dépression
Vent
Pluviométrie
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Illustration : décembre 1999
900
6000
Hauteur St Nazaire
Hauteur Nantes
Débit à Montjean
800
5000
700
600
4000
500
3000
400
300
2000
200
1000
100
0
Cellule
technique
GIP
Loire Estuaire
–24/12/99
le 14
septembre
2007
Rencontre
annuelle
des
formateurs
– risques
majeurs
éducation
/ 18-10-13
14/12/99
0:00du
19/12/99
0:00
0:00
29/12/99
0:00
0
3/1/00 0:00
8/1/00 0:00
13/1/00 0:00
Illustration : janvier 1995
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Deux siècles d’aménagement
Difficulté méthodologique :
1850
• Approche historique difficile du fait de l’évolution de la
morphologie
• Combinaison d’évènements de nature différente (durée,…),
plus ou moins corrélés
1900
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
2000
Déroulement de l’étude
• Phase 1 : consolider les éléments de connaissance
permettant de définir des périodes de retour des facteurs
concernés, ainsi que leur corrélation
• Phase 2 : combiner et déterminer les niveaux d’eau
résultant dans l’estuaire
• Phase 3 : tester l’évolution des niveaux d’eau extrêmes en
fonction de scénarios de changement climatique et
d’évolution morphologique du lit de la Loire
– Etude réalisée par Hydratech sous MO GIP LE
– Expertise et contribution du CETMEF
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 1 : analyse hydroclimatique
Dépendance et indépendance des facteurs :
– Pas de corrélation entre le coefficient de marée et les surcotes
– Corrélations entre surcote, direction - force du vent et pression
pour les événements hydro météorologiques marquants
– Pas de corrélation entre les débits maxima de crue de la Loire et
les cotes maximales atteintes à Saint Nazaire
– Corrélation entre la crue de Loire à Montjean et les crues des
affluents
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 1 : analyse hydroclimatique
La fréquence d’un événement hydro climatique rare peut être qualifiée
à partir seulement de deux groupes de paramètres statistiquement
indépendants :
Ajustement des niveaux à St Nazaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Ajustement des débits à Montjean
T=200
ans
– Le niveau d’eau à st Nazaire, associé au couple de paramètres : vitesse du ventcoefficient de marée
– Le débit de crue de la Loire à Montjean, et le débit des affluents
Trois familles d’évènements de crue
Événement de la famille F1
Événement de la famille F2
Événement de la famille F3
1866
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 2 : caractérisation statistique d’un niveau d’eau
extrême le long de l’estuaire
Méthode des courbes enveloppes :
• Des niveaux le long de l’estuaire déterminés par :
•
•
•
QT = débit maximum annuel de la Loire de période de retour T
HT = hauteur maximum annuelle au marégraphe de St Nazaire de période de
retour T
Définition d’événements synthétiques centennaux construits en
respectant les critères suivants :
•
(Q100,H1), (Q50,H2), (Q20,H5), (Q10,H10), (Q5,H20), (Q2,H50), (Q1,H100),
Niveau d’eau de période de retour T en un point
donné le long de l’estuaire
Enveloppe de la ligne d’eau pour
un événement donné
St Nazaire
Nantes
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Montjean
Phase 2 : caractérisation statistique d’un niveau d’eau
extrême le long de l’estuaire
La construction du modèle s’est appuyée sur une analyse
topographique et morphologique détaillée des vals et de la zone
estuarienne
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 2 : caractérisation statistique d’un niveau d’eau
extrême le long de l’estuaire
La construction du modèle
6 jourss’est appuyée sur une analyse
topographique et morphologique détaillée des vals et de la zone
Cote marée
estuarienne
Surcote
Chaque
scénario est défini par :
Vitesse vent
Direction vent
Des hydrogrammes de crue de la Loire à Montjean et sur les affluents,
Une courbe de hauteur H(t) à Saint Nazaire,
Des
courbes de vent V(t) à Saint Nazaire et Nantes
Débit
affluents
Erdre, Evre,
Sevre
2.5 jours
Débit Loire
Montjean
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 2 : caractérisation statistique d’un niveau d’eau
extrême le long de l’estuaire
La construction du modèle s’est appuyée sur une analyse
topographique et morphologique détaillée des vals et de la zone
estuarienne
Chaque scénario est défini par :
Des hydrogrammes de crue de la Loire à Montjean et sur les affluents,
Une courbe de hauteur H(t) à Saint Nazaire,
Des courbes de vent V(t) à Saint Nazaire et Nantes
Le calage du modèle est réalisé pour les événements suivants :
décembre 1982, décembre 1999, janvier 1995, janvier 2004.
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 2 : caractérisation statistique d’un niveau d’eau
extrême le long de l’estuaire
Exemple : résultats obtenus pour la courbe enveloppe T100 ans – F2
m.NGF
F2-Tr100
15
2-G100-Q100-S000
2-G100-Q050-S000
2-G100-Q020-S000
2-G100-Q010-S000
2-G100-Q005-S000
2-G100-Q002-S000
2-G100-Q001-S000
14
13
12
Pont de Bellevue
11
10
Pont de Cheviré
9
8
7
6
5
4
km
3
0
St-Nazaire
10
20
30
40
50
60
Nantes
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
70
80
90
100
110
Montjean
Phase 2 : résultats obtenus dans la situation actuelle
pour une occurrence centennale
16
15
14
13
Pt Oudon
Morpho actuelle - climat actuel
12
Pt de Mauves
PHEC graphe atlas ZI
Pt de Thouaré
m IGN 69
11
PHEP note calcul 1957
10
Amont ile St Anne
9
Cheviré
8
St Nazaire
7
Le Pellerin
Cordemais
6
5
4
3
0
10
20
30
40
50
60
70
Pk GIP
LE 2008
- 0 au pont de St Nazaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
/ 18-10-13
80
90
100
110
Phase 2 : résultats obtenus dans la situation actuelle
pour une occurrence centennale
Amont ile Nantes
Thouaré
Aval ile Nantes
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 2 : ajustement d’un coefficient de sécurité
Sélection d’un coefficient majorant basé sur l’intervalle de
confiance à 70% associé à la précision des calculs.
paramètres
Ecart type sur
les niveaux
influence
dominante
maritime
influence
dominante
fluviale
double
influence
Vent
10 cm
10 cm
-
10 cm
Niveaux d’eau St Nazaire
8 cm
8 cm
-
8 cm
Débit Loire Montjean
12 cm
-
12 cm
12 cm
Débit des affluents
5 cm
5 cm
5 cm
Mobilité du lit amont Nantes
10 cm
-
10 cm
10 cm
Précision modèle hydraulique
10 cm
10 cm
10 cm
10 cm
16 cm
19 cm
23 cm
Ecart type résultant
dh = 23 cm
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 3 : évolution des lignes d’eau suivant la
morphologie et le changement climatique
Objectif de la phase 3
•
Evolution des lignes d’eau extrêmes suivant différents facteurs :
évolution morphologique et paramètres hydro climatiques
Données disponibles
•
Evolution morphologique :
•
•
Scénario d’évolution tendancielle de l’estuaire (40 ans) issu des études
prospectives aval
Programmes de restauration aval et amont de Nantes à l’échéance 40 ans
Paramètres hydro climatiques :
•
•
Hypothèses plus ou moins définies suivant les paramètres à considérer
(niveau marin, débit, surcotes, vent,…)
Une démarche exploratoire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 3 : hypothèses d’évolution hydroclimatiques
Hypothèses hydro climatiques à 50 ans
Facteur
Remontée niveau de la mer
Vent extrême
Surcote
Débit moyen de Loire
Débit de crue de Loire
Moyen
+25 cm
0%
0 cm
-7.5 %
0%
Fort
40 cm
+5%
+7.5 cm
0%
0%
+ Test de sensibilité + 5 %
Fiabilité de l’hypothèse
Moyenne
Faible
Faible
Moyenne
Hypothèses hydro climatiques à 100 ans
Facteur
Remontée niveau de la mer
Vent extrême
Surcote
Débit moyen de Loire
Débit de crue de Loire
Moyen
+60 cm
0%
0 cm
-15 %
0%
Fort
+100 cm
+10 %
+15 cm
0%
0%
+ Test de sensibilité + 10 %
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Fiabilité de l’hypothèse
Moyenne
Faible
Faible
Moyenne
Phase 3 : situations testées
Hydro climatique
actuelle
Hydro climatique
50 ans
Tests Hydro
climatique 100 ans
Phase 2
X
X
Morphologie
tendancielle – ½ siècle
X
X
X
Programmes
restauration – ½ siècle
X
X
X
Morphologie actuelle
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Phase 3 : situation hydroclimatique à 100 ans
9
Morpho actuelle - climat actuel
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp moy
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp forte
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp moy
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp forte
Morpho restauration - climat 100 ans hyp moy
Morpho restauration - climat 100 ans hyp forte
PHEC graphe atlas ZI
PHEP note calcul 1957
8,5
8
7,5
m IGN 69
7
6,5
6
Cheviré
5,5
Le Pellerin
St Nazaire
5
Cordemais
4,5
4
0
5
10
15
20
25
30
Pk GIP
LE 2008
- 0 au pont de St Nazaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
/ 18-10-13
35
40
45
50
Phase 3 : situation hydroclimatique à 100 ans
Morpho actuelle - climat actuel
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp moy
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp forte
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp moy
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp forte
Morpho restauration - climat 100 ans hyp moy
Morpho restauration - climat 100 ans hyp forte
PHEC graphe atlas ZI
PHEP note calcul 1957
9
8,5
8
7,5
m IGN 69
7
Pt de Thouaré
Amont ile St Anne
Pt de
Bellevue
St Felix
Aval Ile St Anne
Cheviré
6,5
6
5,5
5
4,5
4
45
50
55
Pk GIP
LE 2008
- 0 au pont de St Nazaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
/ 18-10-13
60
65
Phase 3 : situation hydroclimatique à 100 ans
Morpho actuelle - climat actuel
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp moy
Morpho actuelle - climat 100 ans hyp forte
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp moy
Morpho tendancielle - climat 100 ans hyp forte
Morpho restauration - climat 100 ans hyp moy
Morpho restauration - climat 100 ans hyp forte
PHEC graphe atlas ZI
PHEP note calcul 1957
12
11,5
11
10,5
m IGN 69
10
Le Cellier
Pt de Mauves
9,5
Pt Oudon
9
Pt de Thouaré
8,5
8
7,5
7
65
70
Pk 2007
GIP LE /2008
- 0 au pont de St Nazaire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
18-10-13
75
80
Xynthia
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation
Etude des lignes d’eau de crues
Estuaire de la Loire
Cellule technique
GIP
Loire Estuaire
– le 14
septembre
2007 / 18-10-13
Rencontre
annuelledudes
formateurs
– risques
majeurs
éducation