Introduction du chapitre
1.2. Caractères communs à ces inondations par crues rapides
1.2.3. Des aléas aux caractéristiques hydro-géomorphologiques spécifiques
D’après Borga et al. (2011), les difficultés d'observation de ces crues rapides, les barrières au
niveau des échanges de données hydrométéorologiques et le manque d'archives compréhensibles sur les crues à travers l'Europe ralentissent le développement d'un modèle d’anticipation de ces inondations et de facto des risques et de la vulnérabilité associée. Le principal problème de ces crues est l’échelle spatiale et temporelle de leur dynamique (des réponses très violentes et très courtes en peu de temps), qui rend difficile tout système de prévision (Knocke et Kolivras, 2007 ; Ruin et al., 2007 ; Douvinet et al., 2014) et implique des temps de réaction très courts (Creutin et al., 2009). Plus de 80% des données disponibles sont issues d’observations réalisées après les événements (en mode post événement), ce qui témoigne de la difficulté d’observation en temps réel de ces phénomènes. Si certaines études ont permis d'apporter des éclairages non négligeables sur les caractéristiques des crues rapides (Barredo 2007 ; Gaume et al., 2009 ; Marchi et al., 2009), elles sont loin d’être systématiques et restent souvent de nature monographique.
Gaume et al. (2009) ont analysé les dates d'occurrence et les débits de pointe de crues rapides à partir d'un inventaire d'événements survenus en Europe sur une période de 60 ans (de 1946 à 2007). Leur étude a confirmé une certaine régularité des évènements méditerranéens à l’échelle saisonnière (l'automne) qui se distinguent également par un régime pluvieux plus intense. La plus grande part des débits les plus importants relevés correspondent aux crues survenues en région méditerranéenne. 80% des données concernent des bassins versants ayant une taille inférieure à 100 km². On comprend alors que les crues rapides sont essentiellement caractérisées par des extensions spatiales réduites et par des fonctionnements très locaux, ce qui joue aussi sur leur vélocité. Le ratio de ces évènements par rapport au total annuel est généralement supérieur à 0.2, ce qui indique la part importante de ces épisodes pluvieux dans le volume annuel (et confirme souvent les expressions médiatiques du genre « plus d’un mois de précipitations est tombé en quelques heures »).
De leur côté, Marchi et al. (2010) se sont aussi intéressé à l'influence de la morphologie et du réseau d'écoulement sur le débit de pointe (à travers une étude des coefficients d'écoulement) et sur les temps de réponse. Le temps de réponse est considéré comme étant l’intervalle de temps entre le début de la précipitation et celui du pic de crue, et il ne doit pas être confondu avec le temps d’écoulement ou le temps de concentration (Douvinet et al., 2014). La valeur moyenne du temps de réponse est de
4,98h, tandis que la valeur médiane est plus faible (3,09h). 37 des 50 phénomènes étudiés ont un temps de réponse de moins de 6h, ce qui concorde avec l’étude menée par Georgakakos (1986). Les
temps de réponse sont différents en dessous ou au-delà d’un seuil 350 km². Cette relation a été déterminée en se basant sur une formule proposée par Robinson et Sivapalan (1997) :
Tl = 0.08. A0.55 pour A≤ 350 km²
Tl = 0.08. A1.10 pour A> 350 km²
Une autre relation a aussi été mise en évidence entre la superficie du bassin versant et le pic de crue à l'aide de la formule du débit unitaire : Qu= 97. À-0,4 où Qu représente le débit, en m3/s/km² et A
la superficie du bassin versant en Km² (Fig. 1.10). Les temps de réponse augmentent dans les mêmes proportions pour des bassins versants de moins de 300 km², avec une constance relative de la vitesse d’écoulement de l’ordre de 3m/s (Fig. 1.11).
Source : Marchi et al. (2010)
(1) Temps de réponse en fonction de la taille des bassins versants ; (2) Les lignes de l’enveloppe marquent la limite inférieure des temps de réponse des bassins versants.
Figure 1.10: Durée des précipitations selon la taille des bassins versants et par région climatique
Les caractéristiques rhéologiques et hydro-géomorphologiques complexifient encore plus l’étude des caractéristiques hydrologiques au sens stricte du terme. En effet la part des débits liquides / solides n’est pas linéaire (Coussot et Meunier, 1996), car ces crues sont généralement associées à des ruptures de versants (entraînant un important apport en matériaux) et la puissance des flots est suffisante pour causer une sérieuse érosion et un dépôt de sédiments dans les plaines inondées. Ces éléments rendent l’étude des crues rapides difficilement appréhendables par un public non averti (Marchi et al., 2009).
Le projet européen HYDRATE (Hydrometeorological data ressources and technologies for effective flash flood forecasting) a justement vu le jour pour comprendre les formes des terrains
modélisés par le système fluvial. En France, les données de ce projet furent collectées par l'Observatoire Hydro-météorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHM-CV).
L’Observatoire les a également enrichis d’autres informations relatives aux crues qui ont touché l’Ardèche, l’Aveyron, la Drome, le Gard, le Vaucluse, la Lozère et l’Hérault sur la période 1958-2002. L’analyse menée sur 236 crues rapides recensées donne un débit moyen de l’ordre de 1280,37 m3/s/km². 30 évènements sont catégorisés comme « les plus sévères » à cause de la durée des précipitations (moins de 24 heures en moyenne), du temps de concentration moyen (allant de 0,3 à 3 heures en moyenne) et de la taille des bassins versants impactés (de 0,26 à 57 km² pour des temps de concentration allant de 0,3 à 1 heure).
Source : Gaume et al. (2009), Marchi et al. (2010)
(1) Nombre de crues rapides selon les coefficients d’écoulement ;
(2) Répartition des coefficients d’écoulement en fonction des cumuls de pluie et par région climatique ; Débit de pointe selon la taille des bassins versants sur la base des travaux de : (3) régions climatiques et (4) source des données. Temps de réponse des crues étudiées en
fonction de la taille des bassins versants : (5) selon la région climatique ; (6) selon la source des données.
Figure 1.11 : Quelques caractéristiques hydro-géomorphologiques des crues rapides.
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