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Microsoft Word - 1741145_R1_Hydrologie_Gier_V2.docMINISTERE DE L’ECOLOGIE, DE L’ENERGIE , DU DEVELOPPEMENT DURABLE ET DE L’AMENAGEMENT DU TERRITOIRE. DIRECTION DEPARTEMENTALE DE L’EQUIPEMENT DE LA LOIRE.
ETUDE HYDROLOGIQUE OCTOBRE 2009 1741145 R1
ETUDE HYDRAULIQUE DE LA RIVIERE « LE GIER » ET DE SES AFFLUENTS.
DIRECTION DEPARTEMENTALE DE L’EQUIPEMENT DE LA LOIRE (DDE 42) ETUDE HYDRAULIQUE DE LA RIVIERE « LE GIER » ET DE SES AFFLUENTS
RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOMMAIRE
LISTE DES FIGURES (ANNEXE C)........................................................................ IV
LISTE DES PLANS ET FIGURES (ANNEXE F).........................................................VII
OBJET DE L’ETUDE.........................................................................................VIII
2. ANALYSE REGIONALE DES PLUIES .............................................................. 4 2.1. PRELIMINAIRE SUR LE PIVOT..................................................................... 4
2.1.1. FLUX D’OUEST............................................................................................................4 2.1.2. PLUIES CEVENOLES..................................................................................................4 2.1.3. PLUIES D’ALTITUDE...................................................................................................4 2.1.4. LES PLUIES D’ORAGE ...............................................................................................5 2.1.5. CASSURES SUR LES AJUSTEMENTS......................................................................5
3.3.1. PRINCIPE ...................................................................................................................11 3.3.2. ANALYSE GENERALE DES DEBITS REDUITS.......................................................12 3.3.3. STATION LIMNIMETRIQUE DE LA COISE A LARAJASSE [NEZEL] .....................12
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
3.3.4. STATION LIMNIMETRIQUE DE LA COISE A SAINT MEDARD [MOULIN BRULE] 13 3.3.5. STATION LIMNIMETRIQUE DU DORLAY A LA TERRASSE SUR DORLAY..........13 3.3.6. STATION LIMNIMETRIQUE DU GIER A RIVE DE GIER..........................................14 3.3.7. STATION LIMNIMETRIQUE DU GIER A GIVORS ....................................................15 3.3.8. STATION LIMNIMETRIQUE DE LA VALENCIZE A CHAVANAY.............................16 3.3.9. SYNTHESE GENERALE............................................................................................16 3.3.10. COMPARAISON AVEC LES RESULTATS D’ETUDES PRECEDENTES.................20 3.3.11. CONCLUSION : DEBITS REDUITS ADOPTES.........................................................22
3.4. DEBITS CARACTERISTIQUES DE CRUE ADOPTES ................................ 23
4. CRUES HISTORIQUES .............................................................................. 25
5.1.1. LE GIER A GIVORS ...................................................................................................29 5.1.2. LE GIER A RIVE DE GIER.........................................................................................30
6. LE RHONE ............................................................................................. 32
ANNEXE C --- ANALYSES PROBABILISTES PLUIE-DEBIT ................................... 61
ANNEXE D --- AJUSTEMENTS DES PLUIES MAX ANNUELLES............................... 87
ANNEXE E --- AJUSTEMENTS PLUIE – DEBITS REDUITS FINAUX A RIVE DE GIER ET A GIVORS .............................................................................................. 88
ANNEXE F --- PLANS ET FIGURES................................................................... 89
oOo
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
LISTE DES FIGURES (CORPS DU RAPPORT)
Figure 1 – Pluviométrie caractéristique ..............................................................................................................8 Figure 2 – Cartographie des zones de pluviométrie ...........................................................................................9 Figure 3 – Géologie aux alentours des zones étudiées....................................................................................17 Figure 4 – Ajustement final des pluies - débits réduits à Givors.......................................................................18 Figure 5 – Ajustement final des pluies - débits réduits à Rive de Gier .............................................................19 Figure 6 – Comparaison des valeurs de débit réduit avec les études précédentes .........................................21 Figure 7 – Débits réduits adoptés.....................................................................................................................22 Figure 8 – Hydrogrammes réduits – Le Gier à Givors ......................................................................................30 Figure 9 – Hydrogrammes réduits – Le Gier à Rive-de-Gier ............................................................................31
LISTE DES TABLEAUX (CORPS DU RAPPORT)
Tableau 1 – Liste des stations pluviométriques traitées .....................................................................................6 Tableau 2 – Pluies journalières de période de retour 2, 10 et 100 ans ..............................................................7 Tableau 3 – Stations hydrographiques considérées.........................................................................................10 Tableau 4 – Liste des stations pluviométriques traitées ...................................................................................16 Tableau 5 – Débits réduits adoptés ..................................................................................................................22 Tableau 6 – Débits de pointe en différents points du Gier................................................................................23 Tableau 7 – Débits de pointe en différents points du Janon.............................................................................23 Tableau 8 – Débits de pointe des affluents du Gier..........................................................................................24
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
LISTE DES FIGURES (ANNEXE C)
Corrélations Equifréquence Pluies – Débits réduits
Annexe C - Figure 1 – Débits à Larajasse / Pluies à Grammond
Annexe C - Figure 2 – Débits à Larajasse / Pluies à Mornant
Annexe C - Figure 3 – Débits à Larajasse / Pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe C - Figure 4 – Débits à Saint Médard / Pluies à Grammond
Annexe C - Figure 5 – Débits à Saint Médard / Pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe C - Figure 6 – Débits à Saint Médard / Pluies à Saint Symphorien
Annexe C - Figure 7 – Débits à La Terrasse sur Dorlay / Pluies à La Valla en Gier
Annexe C - Figure 8 – Débits à La Terrasse sur Dorlay / Pluies à Saint Etienne (Rochetaillée)
Annexe C - Figure 9 – Débits à Chavanay / Pluies à Chavanay
Annexe C - Figure 10 – Débits à Chavanay / Pluies à Les Haies
Annexe C - Figure 11 – Débits à Chavanay / Pluies à Pelussin
Annexe C - Figure 12 – Débits à Givors / Pluies à Châteauneuf
Annexe C - Figure 13 – Débits à Givors / Pluies à Genilac
Annexe C - Figure 14 – Débits à Givors / Pluies à La Valla en Gier
Annexe C - Figure 15 – Débits à Givors / Pluies à Mornant
Annexe C - Figure 16 – Débits à Givors / Pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe C - Figure 17 – Débits à Givors / Pluies à Saint Etienne (Rochetaillée)
Annexe C - Figure 18 – Débits à Givors / Pluies à Saint Genis - Laval
Annexe C - Figure 19 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Châteauneuf
Annexe C - Figure 20 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Génilac
Annexe C - Figure 21 – Débits à Rive de Gier / Pluies à La Valla en Gier
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOGREAH – JCC / CJE – 1741145 R1 – OCTOBRE 2009 PAGE V
Annexe C - Figure 22 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Mornant
Annexe C - Figure 23 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe C - Figure 24 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Saint Etienne (Rochetaillée)
Annexe C - Figure 25 – Débits à Rive de Gier / Pluies à Saint genis - Laval
LISTE DES PLANS ET FIGURES (ANNEXE D)
Annexe D – Figure 1 – Ajustement des pluies à la station d’Ampuis
Annexe D – Figure 2 – Ajustement des pluies à la station d’Andrezieux Bouthéon
Annexe D – Figure 3 – Ajustement des pluies à la station de Chasse sur Rhône
Annexe D – Figure 4 – Ajustement des pluies à la station de Châteauneuf
Annexe D – Figure 5 – Ajustement des pluies à la station de Chavanay
Annexe D – Figure 6 – Ajustement des pluies à la station de Colombier
Annexe D – Figure 7 – Ajustement des pluies à la station de Communay
Annexe D – Figure 8 – Ajustement des pluies à la station de Condrieu
Annexe D – Figure 9 – Ajustement des pluies à la station de Génilac
Annexe D – Figure 10 – Ajustement des pluies à la station de Grammond
Annexe D – Figure 11 – Ajustement des pluies à la station de La Valla en Gier
Annexe D – Figure 12 – Ajustement des pluies à la station des Haies
Annexe D – Figure 13 – Ajustement des pluies à la station de Mornant
Annexe D – Figure 14 – Ajustement des pluies à la station de Pelussin
Annexe D – Figure 15 – Ajustement des pluies à la station de Rive de Gier
Annexe D – Figure 16 – Ajustement des pluies à la station de Saint Chamond
Annexe D – Figure 17 – Ajustement des pluies à la station de Saint Didier sous Riverie
Annexe D – Figure 18 – Ajustement des pluies à la station de Saint Etienne (Le Métare)
Annexe D – Figure 19 – Ajustement des pluies à la station de Saint Etienne (Rochetaillée)
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOGREAH – JCC / CJE – 1741145 R1 – OCTOBRE 2009 PAGE VI
Annexe D – Figure 20 – Ajustement des pluies à la station de Saint Genis
Annexe D – Figure 21 – Ajustement des pluies à la station de Saint Symphorien sur Coise
Annexe D – Figure 22 – Ajustement des pluies à la station de Tarentaise
Annexe D – Figure 23 – Ajustement des pluies à la station de Tupins et Semons
Annexe D – Figure 24 – Ajustement des pluies à la station de Vaugneray
LISTE DES PLANS ET FIGURES (ANNEXE E)
Ajustements finaux des pluies / débits réduits
Annexe E – Figure 1 – Débits à Givors et pluies à Châteauneuf
Annexe E – Figure 2 – Débits à Givors et pluies à Génilac
Annexe E – Figure 3 – Débits à Givors et pluies à La Valla en Gier
Annexe E – Figure 4 – Débits à Givors et pluies à Mornant
Annexe E – Figure 5 – Débits à Givors et pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe E – Figure 6 – Débits à Givors et pluies à Saint Etienne (Rochetaillée)
Annexe E – Figure 7 – Débits à Givors et pluies à Saint Genis Laval
Annexe E – Figure 8 – Cumul des ajustements des figures 1 à 7 de l’annexe E
Annexe E – Figure 9 – Débits à Rive de Gier et pluies à Châteauneuf
Annexe E – Figure 10 – Débits à Rive de Gier et pluies à Génilac
Annexe E – Figure 11 – Débits à Rive de Gier et pluies à La Valla en Gier
Annexe E – Figure 12 – Débits à Rive de Gier et pluies à Mornant
Annexe E – Figure 13 – Débits à Rive de Gier et pluies à Saint Didier sous Riverie
Annexe E – Figure 14 – Débits à Rive de Gier et pluies à Saint Etienne (Rochetaillée)
Annexe E – Figure 15 – Débits à Rive de Gier et pluies à Saint Genis Laval
Annexe E – Figure 16 – Cumul des ajustements des figures 9 à 15 de l’annexe E
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
LISTE DES PLANS ET FIGURES (ANNEXE F)
Annexe F - Plan n°1 Plan de situation général.
Annexe F - Plan n°2 Plan de situation des stations pluviométriques.
Annexe F - Plan n°3 Plan de situation des stations limnimétriques.
Annexe F - Figure n°1 - Analyse régionale des pluies
Annexe F - Figure n°2 - Analyse des pluies de la Zone A
Annexe F - Figure n°3 - Analyse des pluies de la Zone B
Annexe F - Figure n°4 - Analyse des pluies de la Zone C
Annexe F - Figure n°5 - Analyse des pluies de la Zone D
Annexe F - Figure n°6 - Analyse régionale des débits réduits
Annexe F - Figure n°7 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=2 ans
Annexe F - Figure n°8 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=5 ans
Annexe F - Figure n°9 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=10 ans
Annexe F - Figure n°10 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=20 ans
Annexe F - Figure n°11 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=30 ans
Annexe F - Figure n°12 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=50 ans
Annexe F - Figure n°13 - Graphique des débits de pointe en fonction de la surface de bassin versant interceptée pour T=100 ans
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
OBJET DE L’ETUDE
L’Etat, Ministère de l’Ecologie, du Développement et de l’Aménagement Durables a décidé de lancer une étude hydraulique du Gier et de ses différents affluents ainsi qu’une étude des enjeux liés au Gier dans le cadre de la prévention des inondations et de la gestion des zones inondables, en complément de l’étude réalisée sur le Gier en 1999 par SOGREAH (rapports 550 443).
La Direction Départementale de l’Equipement de la Loire a donc commandé à SOGREAH (marché n° 317-2008 en date du 20 octobre 2008) une étude dont les objectifs sont les suivants :
• Actualiser l’étude hydraulique de 1999 en intégrant les différents événements climatiques ainsi que les épisodes pluvieux exceptionnels (crues de décembre 2003 et novembre 2008) et la compléter par une cartographie des aléas.
• Etudier les inondations des affluents du Gier sur l’ensemble du bassin versant ainsi que leurs influences sur le Gier.
• Etudier et cartographier les zones d’érosion des berges par des visites de terrain et le retour d’expérience des crues de décembre 2003 et novembre 2008.
• Identifier les enjeux dans les zones soumises à l’aléa inondation et aux risques d’érosion de berges et évaluer les risques sur ces mêmes zones.
• Réaliser les documents nécessaires à la mise en œuvre d’un plan de prévention des risques naturels prévisibles d’inondations (P.P.R.N.P.I) et d’érosion du Gier et de ses affluents conformément aux dispositions du décret n°95-101 du 2 février 1995 pris en application de l’article 16 du code de l’Environnement.
Depuis le démarrage de l’étude, une crue de forte ampleur est survenue le 2 novembre 2008 ; ses caractéristiques et conséquences sont intégrées à la présente étude.
Cette étude comporte donc les différentes phases suivantes :
o Recueil et synthèse des données.
o Reconnaissance de terrain, identification des laisses de crues et des zones d’érosion.
o Reprise et mise à jour de l’hydrologie.
o Simulations hydrauliques des crues sur le Gier et tous ses affluents avec le logiciel Hec Ras, calage du modèle sur la crue de 2003 et détermination des aléas inondations.
o Cartographie des zones soumises aux inondations et à l’érosion.
o Définition des enjeux sur le Gier et ses affluents.
Le présent rapport concerne la mise à jour de l’hydrologie du Gier et de ses affluents. Un plan de situation se trouve en annexe F (plan 1).
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SYNTHESE ET CONCLUSIONS
L’étude hydrologique est fondée sur la méthode SPEED.
La méthode SPEED est une méthode probabiliste développée par SOGREAH et présentée en annexe A. Elle se compose d’une analyse régionale de la pluviométrie journalière et d’une relation probabiliste pluie-débit.
ANALYSE REGIONALE DE LA PLUVIOMETRIE
C’est essentiellement la pluviométrie journalière qui nous intéresse dans la méthode SPEED.
Nous avons analysé selon une loi de Gumbel, les données de pluies journalières max annuelles aux 24 stations suivantes :
Station pluvio Code Nb années Début Fin Altitude (m) 1 AMPUIS 69007001 59 13/07/1931 04/09/2008 152 2 ANDREZIEUX 42005001 64 17/08/1946 01/11/2008 399 3 CHASSE-SUR-RHONE 38087001 26 21/08/1975 22/10/1999 222 4 CHATEAUNEUF 42053001 61 23/01/1948 01/11/2008 277 5 CHAVANAY 42056001 72 03/06/1936 04/09/2008 150 6 COLOMBIER 42067001 18 27/04/1936 21/03/1956 820 7 COMMUNAY 69272001 42 20/05/1968 04/09/2008 244 8 CONDRIEU 69064001 23 23/06/1957 04/09/2008 149 9 GENILAC 42225001 51 06/03/1959 01/11/2008 250
10 GRAMMOND 42102001 30 26/08/1980 01/11/2008 805 11 LES HAIES 69097002 36 30/08/1974 04/09/2008 380 12 MORNANT 69141001 85 21/06/1889 01/11/2008 362 13 PELUSSIN 42168001 49 15/07/1877 01/11/2008 450 14 RIVE-DE-GIER 42186001 19 26/07/1943 30/09/1961 235 15 ST-CHAMOND 42207001 29 03/06/1936 01/11/2008 300 16 ST-DIDIER-SOUS-RIVERIE 69195001 51 19/08/1958 01/11/2008 470 17 ST-ETIENNE (LE METARE) 42218001 79 10/04/1877 01/11/2008 588 18 ST-ETIENNE (ROCHETAILLEE) 42218002 62 22/04/1948 01/11/2008 900 19 ST-GENIS-LAVAL 69204001 124 31/08/1880 01/11/2008 260 20 ST-SYMPHORIEN 69238001 62 24/01/1948 01/11/2008 575 21 TARENTAISE 42306001 73 27/04/1936 01/11/2008 980 22 TUPIN 69253001 31 07/08/1978 22/11/2007 150 23 VALLA-EN-GIER 42322001 57 18/08/1952 01/11/2008 530 24 VAUGNERAY 69255001 40 04/08/1947 05/11/1985 450
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOGREAH – JCC / CJE – 1741145 R1 – OCTOBRE 2009 PAGE X
Ces analyses ont consisté à déterminer le pivot de l’ajustement (cf annexe A), le Gradex ainsi que d’éventuelles cassures liées au relief.
Nous avons pu mettre en évidence les éléments suivants :
- La valeur du pivot est de l’ordre de -3,3, valeur communément trouvée sur la France relativement aux phénomènes liés à des perturbations Ouest-Est d’origine océanique comme vu précédemment.
Il faut cependant considérer que les phénomènes extrêmes sont générés par des flux méditerranéens (phénomènes cévennols). Ces phénomènes ne concernant que les événements rares, le pivot de -2,5 associé à ces phénomènes n’apparaît pas pour les branches supérieures (période de retour proche ou inférieure à 100 ans).
- Un grand nombre des stations (20 sur 24) présentent des cassures. Comme expliqué en annexe A, la dernière branche de la polyligne est également alignée sur le pivot et s’apparente à des pluies que l’on retrouve sur des postes plus exposés (donc plus à l’ouest).
- L’analyse de l’ensemble des pluviomètres (cf annexe D) conduit à la répartition suivante des pluies journalières de période de retour 2 ans (en vert), 10 ans (en bleu) et 100 ans (en rouge).
- La pluviométrie centennale varie autour de 120 mm sur le bassin, atteignant 130 à 150 mm sur l’amont.
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOGREAH – JCC / CJE – 1741145 R1 – OCTOBRE 2009 PAGE XI
On notera cependant que la station de Châteauneuf donne une valeur de Pj100 supérieure, ce qui indique la possibilité que des phénomènes intenses franchissent les barrières montagneuses sans être aussi atténués que les phénomènes plus courants. Le fait qu’on ne retrouve pas cette particularité sur les autres stations est dû vraisemblablement au hasard de l’échantillonnage.
VERIFICATION DES COURBES DE TARAGE
Nous avons effectué une analyse des courbes de tarage à partir d’une modélisation numérique des écoulements du Gier aux stations de Givors et de Rive de Gier (annexe B).
Ses conclusions sont les suivantes :
La courbe de tarage utilisée à Givors a été révisée. Les jaugeages effectués à fort débit confirment un écoulement en régime critique sur le seuil en amont duquel est située la station. On a pu constater une variation de la géométrie du seuil lors de la crue de 2003 : une brèche s’est formée en rive droite sur une largeur de l’ordre de 3 à 4 m et une profondeur de 1,20 m.
Il en découle un abaissement de la courbe de tarage de l’ordre de 25 cm.
En ce qui concerne la courbe de tarage de la station de Rive de Gier, une révision a également été effectuée. Il apparaît en effet qu’un phénomène de creusement du lit intervient sous le pont (section rétrécie), les gros matériaux arrachés au lit lors des crues de 2003 et 2008 s’étant déposés à l’aval, là où le lit est plus large, formant un seuil dont le niveau a augmenté encore lors de la crue de 2008.
ANALYSE PROBABILISTE PLUIE-DEBIT
Cette analyse est fondée sur les formules probabilistes suivantes (cf annexe A) :
( ) 00 TTsiPCQ TRE <=
( ) 00 TTsiPPQ TRE >−=
où Qre est le débit réduit, obtenu à partir du débit par la formule suivante :
CO = coefficient de proportionnalité des faibles crues aux pluies.
75,0
QQre=
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RAPPORT D’ETUDE HYDROLOGIQUE
SOGREAH – JCC / CJE – 1741145 R1 – OCTOBRE 2009 PAGE XII
P0 correspond à la quantité moyenne de pluie qui ne ruisselle pas et qui va remplir la…