La validation d’une option d’aménagement nécessite une modélisation du fonctionnement du cours d’eau intégrant l’aménagement (BRETON et MARCHE, 2001). Pour tester un projet on utilise souvent une crue de projet. Cet événement de référence permet de visualiser l’impact local de l’aménagement sur l’inondation, mais également son impact sur la partie aval du cours d’eau. La crue de projet est souvent la crue de référence, à savoir la crue centennale du point de vue du débit de pointe. Or il existe un grand nombre de crues dont le débit de pointe est centennal, mais ayant des volumes tout à fait différents. La validation à
1) Enjeux, contexte et objectifs de la thèse 1.2 Gestion intégrée et problématiques induites
l’aide de l’une ou l’autre de ces crues, ou d’une crue observée, ne garantit pas que l’aménagement fonctionnera pour les autres.
Les aménagements favorisant la rétention et le laminage des crues sont très sensibles au volume de la crue et à sa structure temporelle. Il faut renoncer aux approches n’utilisant qu’une seule crue de projet car l’aménagement peut transformer la période de retour de certaines crues. Il faudrait s’assurer de la période de retour des crues après aménagement et sélectionner a posteriori les épisodes pluvieux. Une modélisation hydraulique simplifiée du fonctionnement hydraulique peut être acceptée dans cette étape de sélection.
Les aménagements combinant la protection contre les crues et le respect des hydrosystèmes doivent être validés pour garantir leur efficacité hydraulique. Cette validation ne peut être faite que sur la base de la crue de projet la plus défavorable dont la formalisation est l’un des objectifs de notre travail. La validation sur une étude de cas pourrait être généralisée en menant en parallèle la même démarche sur une rivière générique.
1.2.3.4
Modèle générique de rivière
La contrepartie de la modélisation d’un système complexe est qu’elle tend à la monographie. Par exemple, l’étude de la vallée de la Thur nécessite une description fine de la topographie et des aménagements hydrauliques. Ces préoccupations sont nécessaires à l’étude de cas, mais ne contribuent pas à l’émergence de résultats généraux.
Il est utile de reconnaître dans le foisonnement de détails, les grands facteurs explicatifs, s’il en existe, ou l’émergence de comportements universels résultant de la complexité. Dans les deux cas, la démonstration nécessite l’utilisation de modèles de rivières simplifiés, autorisant les tests de sensibilité. L’abstraction et la simplicité d’un modèle générique de rivière permettent de généraliser les résultats obtenus sur une étude de cas réel. Un tel modèle permet aussi une validation simplifiée de grandes options d’aménagement.
La rivière « virtuelle » peut être adaptée pour traduire des contextes morphologiques différents. Mais la construction d’un modèle générique, présentant une cohérence globale de ses paramètres et conditions aux limites, pouvant correspondre à une genèse morphologique plausible, est un problème en soi (cf. § 3.2.2).
Les problématiques scientifiques induites par la gestion intégrée appellent une réflexion approfondie sur le choix des modèles, leur articulation et la sélection des événements de référence. L’utilisation d’un modèle générique de rivière peut être utile pour la généralisation de résultats particuliers.
L’inondation des lits majeurs contribue activement à la sauvegarde de la biodiversité et de la ressource en eau. Elle permet également d’atténuer les crues à l’aval et ainsi de protéger les zones urbanisées. Les aspects bénéfiques des inondations sont inscrits dans les textes de loi qui encadrent la gestion de l’eau en France et en Europe afin d’encourager l’émergence de projets d’aménagement conciliant fonctionnement naturel et réduction du risque d’inondation. La gestion intégrée des crues soulève un ensemble de problématiques scientifiques dont on doit tenir compte lors de l’élaboration d’une méthodologie de modélisation. Le choix des modèles est crucial : ils doivent être adaptés au contexte géographique et répondre aux objectifs de la méthodologie.
1) Enjeux, contexte et objectifs de la thèse 1.3 Contexte géographique et objectifs
1.3
Contexte géographique et objectifs de la
méthodologie
Les rivières peuvent présenter des morphologies très variées. Il y a en effet peu de points communs entre les torrents de montagne et les grandes rivières ou les fleuves de plaine. Nous nous sommes intéressés aux rivières de moyenne montagne, non torrentielles, mais présentant des crues violentes et rapides. Les rivières vosgiennes du département du Haut- Rhin sont un bon exemple de ce type de cours d’eau peu étudiés. Dans un premier temps nous présentons le contexte particulier des rivières de moyenne montagne ainsi que l’étude de cas (cf. § 1.3.1). Ensuite nous fixons les objectifs de la méthodologie : le premier objectif est la mise au point d’une modélisation des crues cohérente et opérationnelle (cf. § 1.3.2). Le second objectif est de proposer un outil d’aide à la décision pour la gestion intégrée du risque d’inondation (cf. § 1.3.3).
1.3.1
Le contexte particulier des rivières de moyenne
montagne, l’exemple de la Thur
Nous avons choisi d’étudier les rivières de moyenne montagne car elles sont nombreuses à occasionner des dommages importants, mais on connaît mal leur fonctionnement en crue. L’étude de cas que nous avons sélectionnée pour illustrer le travail est la vallée de la Thur. Nous présentons tout d’abord la situation géographique de la vallée et les enjeux à protéger (cf. § 1.3.1.1). Ensuite nous précisons les particularités des rivières de moyenne montagne (cf. § 1.3.1.2). Enfin, nous décrivons les aménagements de protection réalisés dans la vallée de la Thur (cf. § 1.3.1.3).
1.3.1.1
Situation géographique et enjeux de la vallée
Le département du Haut-Rhin est situé dans le Nord-Est de la France (figure 29), dans la région Alsace. Le climat y est tempéré océanique à continental. Le Haut-Rhin est bordé à l’Est par le Rhin et à l’Ouest par les Vosges. Les rivières du Haut-Rhin sont de deux types :
Des rivières de moyenne montagne entre Vosges et plaine d’Alsace.
Des rivières de plaine, dont la plus grande, l’Ill, draine la plaine d’Alsace ainsi que tous les cours d’eau vosgiens qui rejoignent la plaine (HUMBERT et CORBONNOIS, 2000).
1) Enjeux, contexte et objectifs de la thèse 1.3 Contexte géographique et objectifs
Figure 29 : situation géographique du département du Haut-Rhin (68)