Bassins versants et crues rapides : prise en compte de l’impact d’aménagements visant à diminuer le risque de crues (Seine-Maritime)

18.08.2016
Depuis les années 1980, l’excès de ruissellement érosif entraîne des problèmes graves de type "coulées de boue" sur certains territoires du nord de la France. Ces ruissellements peuvent transférer des éléments indésirables dans les rivières et les eaux souterraines (bactéries, produits phytosanitaires, matières en suspension) et ainsi perturber la distribution d’eau potable lors d’événements pluviométriques intenses.

L’objectif du projet "Bassins versants et crues rapides" est d’évaluer l’impact d’aménagements d’hydraulique douce (haies, bandes enherbées) sur le risque de crue par ruissellement. Le Pays de Caux en Haute-Normandie est une des régions les plus sensibles de France au ruissellement et à l’érosion des sols (Cartographie Nationale MESALES - Le Bissonnais, 2002) en raison de la texture limoneuse des sols, combinée à une agriculture de type openfield suite à la suppression des haies dans le cadre du remembrement agricole. Ce territoire a donc été choisi pour appliquer le modèle WATERSED (Surface and sub-surface water erosion modelling, en cours de développement, Landemaine et al., 2016) afin d’évaluer le ruissellement et le transfert sédimentaire sur des bassins versants présentant un aléa ruissellement fort. Par la suite, des modélisations à haute résolution sur un bassin versant ont permis de tester le potentiel de réduction de l’aléa par l’implantation d’aménagements en simulant une série d’évènements pluvieux représentatifs (pluies de période de retour 5 ans, 20 ans et 100 ans) pour des conditions d’utilisation du sol actuelles.

Volumes d’eau ruisselés pour un évènement de pluie hivernal

Volumes d’eau ruisselés pour un évènement de pluie hivernal.

Contexte

Cette étude a été menée en partenariat avec la Direction Générale de la Prévention des Risques (DGPR) du Ministère de l’Environnement, de l’Énergie et de la Mer (MEEM) dans le cadre de la mise à jour, d’ici 2018, de l’évaluation préliminaire des risques d’inondation (EPRI) afin de pouvoir prendre en compte la problématique d’inondation par ruissellement. En effet, depuis les années 1980, l’excès de ruissellement érosif entraîne des problèmes graves de type "coulées de boue" sur certains territoires du nord de la France. Ces ruissellements peuvent notamment transférer des éléments indésirables dans les rivières et les eaux souterraines (bactéries, produits phytosanitaires, matières en suspension) et ainsi perturber la distribution d’eau potable lors d’évènements pluviométriques intenses.

Objectif

Il s’agissait  d’évaluer, grâce à des modélisations, le potentiel de réduction de l’aléa ruissellement/érosion par l’implantation d’aménagements d’hydraulique douce (haies,  bandes enherbées, retenues).

L’objectif était d’apporter des éléments de réflexion aux questionnements existants actuellement sur la prédiction et la prévention du risque inondation par ruissellement.

Programme des travaux

Sur le département de la Seine Maritime, l’aléa érosion/ruissellement fort est présent de manière assez homogène dans tous les bassins versants. Il est donc difficile de discriminer les bassins versants les uns par rapport aux autres. Une première modélisation WATERSED a donc été réalisée sur l’ensemble du département pour des pluies de projet de périodes de retour 5 ans, 20 ans et 100 ans. Cette dernière a permis de sélectionner un bassin versant représentatif, celui de l’Austreberthe, pour réaliser des modélisations à haute résolution sans puis avec aménagements pour les 3 pluies de projet.

Résultats obtenus

La modélisation à l’échelle départementale a permis de mettre en évidence :

  • qu’un bassin versant présentant un aléa ruissellement/érosion fort n’exporte pas forcément beaucoup à son exutoire, la production locale de ruissellement pouvant être réinfiltrée avant d’atteindre le cours d’eau ;
  • que les coefficients de ruissellement par bassins versants présentent  une grande variabilité spatiale en fonction de l’organisation spatiale des zones qui produisent le ruissellement par rapport aux zones filtrantes.

Ce territoire est donc très sensible aux phénomènes d’inondation par ruissellement de versant et moins concerné par les inondations par débordement de cours d’eau sans pouvoir toutefois l’exclure en cas d’évènements extrêmes.

La comparaison des résultats de modélisation avec des mesures de débit montre que la contribution du ruissellement de subsurface est beaucoup plus importante que la contribution du ruissellement de surface (pour une pluie moyenne, le bassin versant de l’Austreberthe a un coefficient de ruissellement de 5 %, alors que des mesures de débit montrent que le taux de restitution du bassin est de 21%).

Les résultats obtenus sur le bassin versant de l’Austreberthe montrent que l’efficacité des aménagements est différenciée selon le type d’aménagement, le temps de retour de la pluie et la position de l’aménagement dans le bassin versant. Concernant le ruissellement, les bandes enherbées sont efficaces pour de petits évènements avec de faibles flux ruisselants, les barrages sont efficaces pour des flux ruisselants plus importants (supérieur à 20 ans de période de retour), mais risquent de déborder et de perdre en efficacité pour les événements centennaux. Concernant les sédiments, on constate que les fascines sont efficaces pour de gros évènements et que les bandes enherbées ne sont efficaces que pour de petits évènements.

Ces modélisations permettent aux aménageurs de tester différents scénarios d’aménagement afin de trouver le meilleur compromis en termes d’efficacité vis-à-vis du ruissellement ou de l’érosion par rapport au type/nombre d’aménagement.

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