ETUDE DE FAISABILITE POUR L'OPTIMISATION DES. Modélisation hydraulique (D1)

ISL Ingénierie SAS - LYON 84 boulevard Marius Vivier Merle

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ACTION 6A-04DU PAPI DE L’ARVE

ETUDE REALISEE AVEC LE CONCOURS FINANCIER DE L’ETAT ET DE L’AGENCE DE L’EAU

RHONE MEDITERRANEE CORSE

Modélisation hydraulique (D1)

SM3A

Rapport n° : 15F-145-RL-3 Révision n° : B

Date : 23/12/2016

Votre contact : David Collomb collomb@isl.fr

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Document verrouillé du 23/12/2016.

Révision Date Auteur Chef de

Projet Superviseur Commentaire

A 05/12/2016 MLY DCB SJA Relu

B 23/12/2016 DCB DCB DAB

DAB : ABBAS Dhafer DCB : COLLOMB David MLY : THOMAS Madeleine SJA : JANIN-REINER Stéphanie

S OMMAIRE

1 I NTRODUCTION _________________________________ 1

1.1 CONTEXTE _________________________________________________ 1 1.2 CONTENU DU RAPPORT ______________________________________ 2 1.3 DOMAINE D’ETUDE __________________________________________ 2

2 E TUDE HYDRAULIQUE ____________________________ 4

2.1 MODELE NUMERIQUE EXPLOITE _______________________________ 4 2.2 EMPRISE DES MODELES HYDRAULIQUES BIDIMENSIONNELS ______ 4 2.3 CONSTRUCTION DES MODELES HYDRAULIQUES BIDIMENSIONNELS 5 2.3.1 D

_____________ 5 2.3.2 C

(MNT) _______________ 6

2.3.2.1 Lit majeur _________________________________________________________________ 6 2.3.2.2 Lit mineur _________________________________________________________________ 7

2.3.3 C

____________ 9 2.3.4 H

13

2.3.4.1 Digues __________________________________________________________________ 13 2.3.4.2 Remblai/ponts ____________________________________________________________ 13

2.3.5 C

:

_____________________________ 15

2.3.5.1 Ruissellement ____________________________________________________________ 15 2.3.5.2 Hydrogrammes des crues caractéristiques ______________________________________ 16

2.3.6 C

_________________________________________ 20

2.3.6.1 Hypothèses ______________________________________________________________ 20 2.3.6.2 Test de sensibilité à la condition limite aval _____________________________________ 20

3 C ALAGE DES MODELES HYDRAULIQUES ______________ 22

3.1 ANALYSE DES LAISSES DE CRUES ____________________________ 22

3.2 COEFFICIENTS DE FROTTEMENT _____________________________ 23

3.2.1 C

_________________________________________ 23

3.2.2 C

____________________________ 24

3.2.3 T

___________________________________________ 25

3.3 EMPRISES DES ZONES INONDABLES (CRUE DE MAI 2015) ________ 26

4.3 HYDRETUDES, 2015 ________________________________________ 40 4.4 CONCLUSION ______________________________________________ 41

5 R ESULATS POUR LES CRUES CARACTERISTIQUES ______ 41

5.1 CARTOGRAPHIE ___________________________________________ 41 5.2 SYNTHESE DES HYDROGRAMMES DE CRUE ___________________ 42

6 C ONCLUSION _________________________________ 43

T ABLE DES FIGURES

Figure 1 : Bassin versant de l’Arve et zones à étudier __________________________________ 2 Figure 2 : Localisation du secteur d’étude ___________________________________________ 3 Figure 3 : Emprise des modèles hydrauliques bidimensionnels amont et aval _______________ 4 Figure 4 : Données topographiques ________________________________________________ 6 Figure 5 : Extrait du MNT - Secteur d’Oex ___________________________________________ 7 Figure 6 : Localisation des profils EGIS, 2012 ________________________________________ 8 Figure 7 : Localisation des profils complémentaires, 2016 _______________________________ 8 Figure 8 : Interpolation des profils en travers _________________________________________ 9 Figure 9 : Définition sous MAPINFO des éléments structurant du relief (modèle amont)_______ 10 Figure 10 : Définition sous MAPINFO des éléments structurant du relief (modèle aval) _______ 11 Figure 11 : Création du maillage bidimensionnel sous Blue Kenue avec densification de certaines

zones (zoom sur la commune de Bonneville) ____________________________________ 11 Figure 12 : Maillage ajusté en altimétrie (modèle aval) ________________________________ 12 Figure 13 : Ensemble des digues le long de l’Arve ____________________________________ 13 Figure 14 : Remblais et piles de pont sur le secteur de Bonneville (modèle 2D aval) _________ 14 Figure 15 : Localisations des ponts _______________________________________________ 14

Figure 18 : Hydrogrammes de crue – modèle amont __________________________________ 18 Figure 19 : Hydrogrammes de crue – modèle aval ____________________________________ 19 Figure 20 : Courbe de tarage – modèle amont _______________________________________ 20 Figure 21 : Sensibilité à la condition limite __________________________________________ 20 Figure 22 : Sensibilité à la condition limite : limite amont de l’impact à 10 cm (pour une surélévation aval de 1 m) ______________________________________________________________ 21 Figure 23 : Localisation des repères de crues par zones _______________________________ 22 Figure 24 : Profils en long des repères de crues : localisation de 7 zones __________________ 22 Figure 25 : Extrait des laisses de crues – zone 6 _____________________________________ 23 Figure 26 : Ligne d’eau obtenue pour le calage préliminaire – crue de 2015 ________________ 24 Figure 27 : Ligne d’eau obtenue pour le calage définitif – crue de 2015 ___________________ 25 Figure 28 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone 1 _______________________ 26 Figure 29 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zones 2, 3 et 4 ________________ 27 Figure 30 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone 5 _______________________ 27 Figure 31 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone6 _______________________ 28 Figure 32 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone7 _______________________ 28 Figure 33 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Passy ______ 29 Figure 34 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Sallanches __ 30 Figure 35 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Magland ____ 32 Figure 36 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Cluses ______ 33 Figure 37 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Vougy ______ 33 Figure 38 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Bonneville ___ 34 Figure 39 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune d’Arenthon _____ 34 Figure 40 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Contamine sur

Arve ____________________________________________________________________ 35 Figure 41 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune d’Arthaz _______ 36 Figure 42 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Gaillard _____ 36 Figure 43 : Comparaison de la zone inondable à Q100 CNR/ISL : Commune de Magland _____ 38 Figure 44 : Comparaison de la zone inondable à Q10 CNR/ISL : Commune de Magland ______ 39 Figure 45 : Comparaison de la zone inondable pour un débit de 441 m³/s : Commune de Magland

________________________________________________________________________ 40 Figure 46 : Localisation des cartes sur le linéaire de l’Arve _____________________________ 42 Figure 47 : Hydrogrammes de crues à Genève ______________________________________ 43

... 24 Tableau 5 : Grille des coefficients de Strickler issus de la littérature ... 25 Tableau 6 : Sensibilité au coefficient de Strickler ... 26

107 km pour une surface de 2 078 km².

L’Arve est un cours d’eau torrentiel à forte pente, caractérisé par un fort charriage et un fort linéaire endigué.

La protection des personnes et des biens contre le risque inondation a été l’un des objectifs du premier contrat de rivière de l’Arve, signé en 1995 et arrivé aujourd’hui à son terme. Le SM3A a lancé en 2010 une étude portant sur l’inondabilité résiduelle des zones à enjeux ainsi que sur la faisabilité d’optimiser les zones d’écrêtement des crues (ZEC) sur toute la vallée de l’Arve.

L’ACB réalisée dans le cadre de la labellisation du PAPI de l’Arve (EGIS, 2012) a conduit à écarter les aménagements envisagés pour une protection à un niveau centennal.

La présente étude, inscrite au PAPI (action 6A-04), est menée dans le but d’affiner le niveau de protection optimale et de proposer également des aménagements alternatifs aux ZEC.

De plus, l’événement récent de mai 2015 doit être pris en compte pour enrichir les connaissances des crues.

Quatre principaux secteurs à enjeux sont concernés par l’étude, d’amont vers l’aval :

 la traversée de Magland,

 le hameau de pont neuf à Reignier,

 les zones d’Etrembières et de Gaillard,

 la zone de Genève.

Figure 1 : Bassin versant de l’Arve et zones à étudier Les phases de l’étude sont les suivantes :

 Etape 1 : Analyse du système (A1) et hydrologie (A2),

 Etape 2 : Diagnostic d‘inondabilité (D1), analyse des dommages (D2) et pistes d’actions (D3),

 Etape 3 : Analyse des aménagements de protection (P1 et P2).

1.2 CONTENU DU RAPPORT

Le présent rapport concerne la modélisation hydraulique de l’Arve de Passy jusqu’à la frontière franco-suisse dans le cadre de la phase D1.

1.3 DOMAINE D’ETUDE

L'étude concerne le cours d’eau de l’Arve dans le département de la Haute-Savoie, de la commune de Passy jusqu’à la commune de Gaillard, soit environ 64 km de cours d'eau principal.

Ainsi, 23 communes sont concernées :

 Passy

 Sallanches

 Ayse

 Bonneville

 Saint Pierre en Faucigny

 Arenthon

 Scientrier

 Contamine sur Arve

 Nangy

 Reignier-Sery

 Arthaz Pont Notre Dame,

 Monnetier Mornex

 Vétraz-Monthoux,

 Etrembières

 Annemasse

 Gaillard

2 ETUDE HYDRAULIQUE

2.1 MODELE NUMERIQUE EXPLOITE

La modélisation hydraulique a été réalisée à l’aide du logiciel TELEMAC-2D. Le logiciel TELEMAC-2D résout les équations de Barré de Saint-Venant à deux dimensions d’espace horizontales. Ses résultats principaux sont, en chaque point du maillage de résolution, la hauteur d’eau et la vitesse moyenne sur la verticale. TELEMAC-2D trouve ses applications en hydraulique à surface libre, fluviale ou maritime.

2.2 EMPRISE DES MODELES HYDRAULIQUES BIDIMENSIONNELS

La Figure 3 présente l’emprise des deux secteurs ayant fait l’objet d’une modélisation hydraulique bidimensionnelle.

Les emprises des modèles ont été adaptées pour englober l’emprise de la crue millénale fournie par SM3A.

Le modèle hydraulique bidimensionnel amont concerne le tronçon de l’Arve situé entre Passy (amont avec la confluence de Bon Nant) et la confluence avec le Giffre, soit un linéaire de cours d’eau d’environ 32 km.

Le modèle hydraulique bidimensionnel aval concerne quant à lui le tronçon de l’Arve situé entre la confluence avec le Giffre et la frontière franco-suisse, soit un linéaire de cours d’eau d’environ 34 km.

Figure 3 : Emprise des modèles hydrauliques bidimensionnels amont et aval Modèle amont Modèle aval

Maître d’ouvrage Année Type Emprise Quantité

LIDAR du Grand Genève

Conseil

départemental de l’Ain

2014 Lidar

Lit majeur aval (jusqu’à

Bonneville ; Cf.

figure 4

un point tous les 50 cm LIDAR de l’Arve

et de ces affluents

SM3A 2015 Lidar

Lit mineur aval, lit majeur amont (Cf. figure 4)

un point tous 1 m

RGD74 IGN 2008 Dalle Département 74

un point tous les 20 m LIDAR de l’état

de Genève Etat de Genève 2013 Lidar Secteur suisse

un point tous les 50 cm

Profils

bathymétriques

de l’Arve SM3A

2016 (Reignier et Gaillard) 2010 et antérieur (<2009)

Profils

bathymétriques

Linéaire de

l’Arve > 200 profils

Plans des

ouvrages SM3A

Divers (1998- 2010)

Documents papiers fournis par SM3A et différents plans Autocad

Linéaire de

l’Arve -

Tableau 1 : Résumé des levés topographiques utilisés

- Concernant les profils bathymétriques de l’Arve issus de l’étude d‘EGIS : une analyse des différents modèles infoworks disponibles a été réalisée ; le modèle de base a été retenu pour modéliser le lit mineur du modèle TELEMAC,

2.3.2 C

(MNT)

2.3.2.1 Lit majeur

A partir des données topographiques disponibles, deux MNT ont été créés, le premier sur le modèle amont, le second sur le modèle aval selon la règle suivante :

- les LIDARS sont rangés dans l’ordre prioritaire en fonction de la date du levé (le LIDAR 2015 écrase le LIDAR 2014, etc.),

- faute de données sur certains secteurs situés aux marges des modèles, les données RGD74 sont utilisées,

- en dehors du territoire français, le LIDAR de l’état de Genève est utilisé.

Figure 4 : Données topographiques

2015 2014

Figure 5 : Extrait du MNT - Secteur d’Oex

2.3.2.2 Lit mineur

Les profils en travers du lit mineur, au nombre de 297 sur l’ensemble de notre zone d’étude ont été extraits des modèles hydrauliques réalisés par EGIS en 2012. Les profils sont localisés sur la figure ci-dessous :

Figure 6 : Localisation des profils EGIS, 2012

Dans le cadre de la présente étude, des profils supplémentaires ont été levés en septembre 2016 dans le secteur de Gaillard et Reignier. Sur ces secteurs, les profils les plus récents ont été retenus.

Figure 7 : Localisation des profils complémentaires, 2016

L’ensemble des profils en travers des cours d’eau est pris en compte dans la création du MNT du lit mineur. Une interpolation des profils est réalisée comme l’illustre la Figure 8.

Figure 8 : Interpolation des profils en travers

2.3.3 C

Dans un premier temps, les différents éléments structurants du relief et de la modélisation composant le secteur d’étude (enveloppe, lits mineurs, zones fortement urbanisées, remblais …) sont saisis en SIG.

Figure 9 : Définition sous MAPINFO des éléments structurant du relief (modèle amont)

Figure 10 : Définition sous MAPINFO des éléments structurant du relief (modèle aval)

Des lignes de structures sont aussi renseignées le long des axes routiers majeurs et sur les crêtes de digue.

Ces éléments sont ensuite importés sous le logiciel Blue Kenue qui permet de définir un maillage par zone : la densité du maillage est précisée pour chacun des éléments importés. Sur les secteurs à enjeux (villes, village), les remblais, et les cours d’eau, le maillage est affiné avec une taille de maille variable (cf. Tableau 2).

Figure 11 : Création du maillage bidimensionnel sous Blue Kenue avec densification de certaines zones (zoom sur la commune de Bonneville)

Lit mineur 5 m

Remblai - digue 2 m

Zone industrielle 30 m

Pont 2 à 3 m

Route 5 à 10 m

Zone urbanisée 20 m

Autre 50 m

Tableau 2 : Taille des mailles

Pour les modèles amont et aval, les maillages ainsi réalisés comprennent respectivement près de 745 000 et 290 000 nœuds de calcul.

L’altimétrie des nœuds du maillage est renseignée, sous Blue Kenue, à partir du MNT préalablement exporté au format ASCII depuis Mapinfo.

Figure 12 : Maillage ajusté en altimétrie (modèle aval)

Figure 13 : Ensemble des digues le long de l’Arve

Pour ces digues, le profil en long de la crête de digue a été récupéré et pris en compte dans la modélisation par réajustement de la cote des mailles associées à la digue.

L’ANNEXE 1 répertorie les digues, et les données disponibles associées.

2.3.4.2 Remblais/ponts

Les remblais routiers, les digues et tout autre élément susceptible de structurer les écoulements en crue sont directement intégrés à l’altimétrie du modèle. Les piles de pont sont également modélisées : l’emprise correspondant à la section des piles est soustraite du modèle.

Figure 14 : Remblais et piles de pont sur le secteur de Bonneville (modèle 2D aval)

La figure ci-dessous localise l’ensemble des ponts référencés le long de l’Arve sur la zone d’étude.

Les informations recueillies sur les ouvrages sont synthétisées en ANNEXE 2.

Figure 15 : Localisations des ponts Pont de l’Europe

Pont SNCF

Figure 16 : Modélisation des ouvrages latéraux

2.3.5 C

:

Les hydrogrammes injectés dans les modèles sont issus de la modélisation hydrologique GESRES (rapport 16F145_RL2) : ils sont injectés aux droits des principaux affluents (Bialle, Bon Nant, Sallanche, Foron Reposoir, Giffre, Borne, Bronze, Foron de Reignier, Menoge et Foron Gaillard).

2.3.5.1 Ruissellement

Ces injections principales ne permettent pas de prendre en compte les débits ruisselés sur tous les petits bassins versants limitrophes de l’Arve : trois zones ont été identifiées comme non négligeables à partir du modèle GESRES : des points d’injections artificiels sont donc intégrés au modèle pour reproduire le plus correctement possible les arrivées d’eau dans l’Arve.

Modèle brut Modèle modifié

Figure 17 : Points d’injections des débits par ruissellement dans les modèles hydrauliques Un point d’injection supplémentaire est créé au droit du canal de restitution de Pressy pour prendre en compte l’apport de 25 m³/s à l’aval de Cluses.

2.3.5.2 Hydrogrammes des crues caractéristiques

Les conditions limites des modèles sont constituées d’hydrogrammes de crues en amont et des apports latéraux.

Les ajouts de débit par apports latéraux (affluents) sont déterminés afin de retrouver le débit de l’Arve correspondant à une période de retour donnée sur l’ensemble de son linéaire (par exemple Q₁₀ de l’Arve). Pour rappel, les débits caractéristiques de l’Arve ont été estimés lors de la phase A2 (rapport 15F-145_RL_2), et le temps de montée des hydrogrammes est issu du modèle pluie/débit.

NB : Pour une période de retour considérée sur le cours principal de l’Arve, les débits des affluents ne correspondent pas à la période de retour modélisée.

Concernant les débits de ruissellement 2 et ruissellement 3, il a été nécessaire de doubler le débit théorique afin de compenser des phénomènes de laminage de la crue de l’Arve.

Tableau 3 : Définition des apports latéraux

Les hydrogrammes des affluents sont décalés temporellement afin d’assurer leur concomitance avec l’Arve.

L’ensemble des hydrogrammes d’entrée est fourni ci-dessous :

Modèle amont – L’Arve Modèle amont – Bon Nant

Modèle amont - Bialle Modèle amont - Sallanche

Modèle amont – Foron Reposoir Modèle amont – Giffre Figure 18 : Hydrogrammes de crue – modèle amont

0 50 100 150 200 250 300 350 400

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Arve - Q10 Arve - Q20 Arve - Q50 Arve - Q100

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Le Bon Nant - Q10 Le Bon Nant - Q20 Le Bon Nant - Q50 Le Bon Nant - Q100

0 5 10 15 20 25 30 35

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Bialle - Q10 Bialle - Q20 Bialle - Q50 Bialle - Q100

0 5 10 15 20 25 30 35

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Sallanches - Q10 Sallanches - Q20 Sallanches - Q50 Sallanches - Q100

0 5 10 15 20 25 30 35

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Foron Reposoir - Q10 Foron Reposoir - Q20 Foron Reposoir - Q50 Foron Reposoir - Q100

0 50 100 150 200 250 300

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Giffre - Q10 Giffre - Q20 Giffre - Q50 Giffre - Q100

Modèle aval – Arve (issu du modèle amont)

Modèle aval – Bronze

Modèle aval – Borne Modèle aval – Foron Reignier

Modèle aval – Menoge Modèle aval – Foron Gaillard

Modèle aval –

0

0 50000 100000 150000 200000

Temps (s) 0

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Temps (s)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Borne - Q10 Borne - Q20 Borne - Q50 Borne - Q100

0 5 10 15 20 25 30 35

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Foron - Q10 Foron - Q20 Foron - Q50 Foron - Q100

0 20 40 60 80 100 120 140

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Menoge - Q10 Menoge - Q20 Menoge - Q50 Menoge - Q100

0 5 10 15 20 25

0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 350000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Foron Gaillard - Q10 Foron Gaillard - Q20 Foron Gaillard - Q50 Foron Gaillard - Q100

0 200 400 600 800 1000 1200

0 50000 100000 150000 200000

Débit (m3/s)

Temps (s)

Arve-Q10 (675m3/s) Arve-Q20 (800m3/s) Arve-Q50 (1020m3/s) Arve-Q100 (1175m3/s)

2.3.6 C

Pour le modèle amont, les résultats du modèle aval sont utilisés comme condition limite aval : une courbe de tarage est donc imposée. Elle est fournie ci-dessous :

Figure 20 : Courbe de tarage – modèle amont

Pour le modèle aval, aucune information n’est disponible, le régime uniforme est donc imposé en condition limite aval du second modèle.

2.3.6.2 Test de sensibilité à la condition limite aval

Une analyse de la sensibilité du modèle à la condition aval (niveau dit uniforme) a été menée avec une surélévation de 1 m. L’objectif est d’estimer la remontée de la ligne de remous sur l’Arve et l’impact de l’hypothèse sur les zones à enjeux étudiées.

Figure 22 : Sensibilité à la condition limite : limite amont de l’impact à 10 cm (pour une surélévation aval de 1 m)

3 CALAGE DES MODELES HYDRAULIQUES

3.1 ANALYSE DES LAISSES DE CRUES

Lors de la crue de mai 2015, de nombreux repères de crues ont été levés suite aux inondations : 330 points ont été levés. Les repères de crues sont concentrés sur sept zones principalement sur la partie aval de l’Arve. Le SM3A a pu reconstituer l’emprise de la crue au droit de ces zones. Elles sont localisées sur la figure ci-dessous :

Figure 23 : Localisation des repères de crues par zones

Figure 24 : Profils en long des repères de crues : localisation de 7 zones Zone1

Zone2 Zone3

Zone4

Zone5

Zone6

Zone7

Figure 25 : Extrait des laisses de crues – zone 6 Ces variations peuvent s’expliquer par :

- la structure même de la crue de mai 2015 : la crue est une succession de pics de crues ; le premier est le plus fort,

- l’écart entre la charge et la hauteur d’eau qui peut fausser les laisses de crues au droit des obstacles ou en bordure de cours d’eau,

- des erreurs de mesures ou une mesure réalisée à différents instants de la crue et pas nécessairement au maximum.

3.2 COEFFICIENTS DE FROTTEMENT 3.2.1 C

Dans un premier temps, les coefficients de Strickler ont été définis afin d’obtenir une ligne d’eau

Situation de l’écoulement et occupation des sols Coefficient de Strickler

Lit majeur en prairie K=30

Lit majeur en zone d’habitat groupé K=15

Lit majeur en zone boisée K=15

Lit mineur K=45

Tableau 4 : Grille des coefficients de Strickler permettant d’obtenir le meilleur calage préliminaire Les lignes d’eau illustrant la crue de 2015 sont fournies dans le cadre de ce rapport pour le modèle aval qui correspond à la zone où se trouve la quasi intégralité des laisses de crues.

Figure 26 : Ligne d’eau obtenue pour le calage préliminaire – crue de 2015

Les coefficients qui ont dû être retenus afin d‘obtenir ce calage sont extrêmement élevés compte tenu de la zone d’étude : l’Arve est un cours d’eau de montagne avec un fond irrégulier. Les incertitudes qui ont été pointées lors de l’analyse des débits de la crue de 2015, et la disparité des laisses de crues nous poussent à penser que les données mises à dispositions par SM3A ne sont pas suffisantes et pertinentes pour caler le modèle hydraulique (incertitudes sur les débits, incertitudes sur les laisses levées).

3.2.2 C

ISL propose de retenir pour la suite de l’étude des coefficients de Strickler couramment utilisés pour ce type de cours d’eau. Les valeurs retenues sont conformes aux recommandations du CETMEF.

Lit majeur en zone boisée K=10

Lit mineur profond K=30

Lit mineur peu profond et irrégulier K=27 Tableau 5 : Grille des coefficients de Strickler issus de la littérature

Figure 27 : Ligne d’eau obtenue pour le calage définitif – crue de 2015

3.2.3 T

Pour mieux apprécier la précision du modèle, une étude de sensibilité sur le coefficient de Strickler a été réalisée en considérant une fourchette de +/- 10% pour deux débits : l’un pour un débit courant (50 m³/s pour le modèle amont et 150 m³/s pour le modèle aval), l’autre pour un débit débordant (200 m³/s pour le modèle amont et 500 m³/s pour le modèle aval).

Les écarts moyens et la plage de variation des écarts obtenus par rapport aux valeurs retenues

K abaissé de 10%

Augmentation de cote d'eau

K augmenté de 10%

Diminution de cote d'eau

Modèle amont

Débit courant +6 cm [0 ; +34 cm] -5 cm [-36 cm ;0 cm]

Débit débordant +12 cm [0 ;+21 cm] -9 cm [-22 cm ;0 cm]

Modèle aval

Débit courant +9 cm [+1 cm ;+18 cm] -5 cm [-8 cm ;0 cm]

Débit débordant +12 cm [+5 cm ;+20 cm] -6 cm [-14 cm ;0 cm]

Tableau 6 : Sensibilité au coefficient de Strickler

La sensibilité est de l’ordre de la vingtaine de centimètres : cet écart est bien inférieur aux écarts observés sur les laisses de crues de 2015, ce qui confirme l’hypothèse d’une surestimation et une mauvaise connaissance de l’hydrologie de la crue de calage.

3.3 EMPRISES DES ZONES INONDABLES (CRUE DE MAI 2015)

L’analyse des repères de crues a montré la difficulté de caler le modèle sur les 300 points disponibles. En revanche, une rapide vérification de l’emprise des zones inondables a été menée pour valider le modèle :

L’emprise fournie par le SM3A est tracée en rouge tandis que les résultats du modèle sont fournis en termes de hauteurs d’eau.

Figure 28 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone 1

Figure 29 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zones 2, 3 et 4

Figure 30 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone 5

Figure 31 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone6

Figure 32 : Emprise de la zone inondable – crue de 2015 – zone7

Des écarts notables sont observés sur les zones 4 et 7 : ces zones correspondent à des zones de confluences (Ménoge et Giffre). Les écarts peuvent s’expliquer par les hypothèses concernant les hydrogrammes des affluents (débit non représentatif de la période de retour), et l’absence de données bathymétriques pour les affluents. La zone inondable correspond donc à la zone inondable de l’affluent, et non de l’Arve. Pour la suite de l’étude, compte tenu des hypothèses hydrologiques et de l’absence de données bathymétriques, seules les zones inondables du cours d’eau principal seront représentées.

4.1 EGIS, 2012

EGIS a réalisé une modélisation hydraulique à l’aide du logiciel unidimensionnel INFOWORKS sur le linéaire de l’Arve entre Chamonix et Gaillard. Les enveloppes des zones inondables sont superposées afin de comparer les écarts entre les deux modélisations.

L’enveloppe obtenue par EGIS est représentée par un polygone orange, l’enveloppe obtenue dans le cadre de cette présente étude est la polyligne rouge.

Figure 33 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Passy Peu d’écarts sont observés sur la commune de Passy.

Figure 34 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Sallanches Confluence Bialle –

Arve (Zone inondable en cours d’étude)

en cours précisément sur cet affluent. Par conséquent, la zone inondable au droit de la confluence sur ce secteur n’est pas représentée.

Figure 35 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Magland Zone modélisée

par la CNR

Figure 36 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Cluses

Dans Cluses, des différences majeures apparaissent. Tout d’abord, la zone près du péage autoroutier est inondée ; puis dans la ville, de légers débordements (volumes débordants réduits) ont lieu, et remplissent les casiers urbanisés.

Figure 38 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Bonneville Sur ce tronçon, l’Arve est entièrement endiguée ; aucun débordement n’a lieu.

Figure 40 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Contamine sur Arve Les ouvrages latéraux sous le remblai autoroutier ont été pris en compte dans le modèle TELEMAC : ainsi la zone située derrière le remblai est inondée pour la crue centennale.

Figure 41 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune d’Arthaz

Figure 42 : Comparaison de la zone inondable à Q100 EGIS/ISL : Commune de Gaillard

A Gaillard, la présence d’un point bas sur la berge rive droite à l’aval du pont de Zone (ouvrage 37, ANNEXE 2), permet l’entrée de l’eau dans un casier non inondé selon EGIS. Il semblerait que ce point bas n’ait pas été pris en compte lors de la représentation graphique d’EGIS.

Pour la crue centennale, trois zones diffèrent entre les modélisations :

- la première est due à une surverse au dessus de la digue rive gauche de l’Arve, en amont de la zone modélisée par la CNR (donc non représentée par celle-ci). Cette zone avait été identifiée comme inondable par l’étude d’EGIS,

- la seconde, en rive droite : un ouvrage transversal a été identifié à proximité de l’entreprise Aliplem ; il n’est pas représenté dans le modèle CNR (en limite de leur modèle),

- la troisième zone s’explique par le tracé de l’emprise du modèle TELEMAC de la CNR : il a été sous estimé, ainsi l’eau arrive en bordure de la frontière du modèle.

L’emprise ISL est représentée par une ligne rouge sur la cartographie réalisée par la CNR sur la figure page suivante :

Figure 43 : Comparaison de la zone inondable à Q100 CNR/ISL : Commune de Magland

Le modèle ISL fournit une zone similaire à celle fournie par la CNR. Le modèle ISL est donc cohérent avec le modèle CNR 2016.

4.3 HYDRETUDES, 2015

Dans le cadre d’un projet d’actualisation du PPRN de la commune de Magland, une mission d’expertise a été confiée au bureau d‘études HYDRETUDES. Une modélisation hydraulique pour une crue de 441 m³/s (crue considérée comme une crue centennale pour Hydrétudes, mais valeur non validée par la DDT74) a été menée. Les résultats sont fournis sur la figure ci-dessous avec l’emprise de la zone inondable trouvée par ISL pour ce même débit.

Figure 45 : Comparaison de la zone inondable pour un débit de 441 m³/s : Commune de Magland On note que les écarts sont mineurs, et les écarts de l’emprise latérale sont de l’ordre de 50 m,

Ces différentes comparaisons permettent aujourd’hui de valider le modèle.

5 RESULATS POUR LES CRUES CARACTERISTIQUES

Une fois calés, les modèles hydrauliques de l’état initial sont exploités pour simuler les quatre crues suivantes :

- crue décennale (Q10), - crue vicennale (Q20), - crue cinquantennale (Q50), - crue centennale (Q100).

5.1 CARTOGRAPHIE

Les résultats sont présentés sous forme de cartes à l’échelle 1/10 000^ème. Seize cartes couvrent la zone d’étude selon la répartition illustrée sur la figure ci-dessous.

L’ensemble des cartes se trouve en Annexe 3.

Figure 46 : Localisation des cartes sur le linéaire de l’Arve

Pour les crues décennale et centennale, les hauteurs maximales et les vitesses maximales sont cartographiées, alors que seule la hauteur est fournie pour les crues de période de retour 20 et 50 ans.

5.2 SYNTHESE DES HYDROGRAMMES DE CRUE

La modélisation de la propagation de la crue sur l’Arve a permis de déterminer l’hydrogramme de crue arrivant à Genève en état initial pour les quatre crues étudiées :

Figure 47 : Hydrogrammes de crues à Genève

NOTA : il est rappelé que pour un même débit, les méthodes hydrologiques française et suisse associent une période de retour différente (cf. rapport 15F-145 RL2).

6 CONCLUSION

Un modèle TELEMAC a été construit sur l’ensemble des 60 km de linéaire de l’Arve concerné par cette étude. Il a été montré que le modèle est cohérent avec ceux qui ont été réalisés par le passé.

La modélisation hydraulique a permis d’identifier les contraintes d’écoulement sur la zone d’étude et les zones de débordement en état actuel.

Ce modèle actualise le précédent modèle réalisé par EGIS en 2012, et servira de référence pour les études ultérieures sur l’Arve.

Ce type de modélisation permet ultérieurement de chiffrer les dommages potentiels aux enjeux identifiés (phase D2), et de proposer des aménagements de protection des crues (phase D3). Les aménagements retenus seront intégrés au modèle pour quantifier les bénéfices de ces aménagements sur les enjeux (phase P).

DIGUES ANNEXE 1

Nom Cours

d'eau Classification Rive Gestionnaire Longueur

(m) Commune levés topo DIGUE DES

VALIGNONS Arve B gauche SM3A_MOA 117.7 Marnaz fournies

DIGUE DES

VALIGNONS Arve B gauche SM3A_MOA 106.58 Marnaz fournies

DIGUE DES

VALIGNONS Arve B gauche SM3A_MOA 545.1 Marnaz fournies

MERLON DE SOMFY Arve C gauche SM3A_MOA 51.93 Cluses absent

DIGUE DE LA

PERRIERE Arve B droite SM3A_MOA 228.71 Magland fournies

DIGUE DU CLOS DE

L'ILE Arve C gauche SM3A 151.11 Magland fournies

DIGUE DE GRAVIN Arve C gauche SM3A_MOA 331.67 Magland fournies DIGUE DE LA GLIERE Arve C droite ETAT 376.36 Magland fournies DIGUE DE LA

GRANGEAT Arve C droite ETAT 243.75 Magland fournies

DIGUE DE GRADEL

BAUDIN Arve C droite ETAT 139.28 Magland fournies

DIGUE DU VAL D'ARVE Arve B droite SM3A_MOA 518.83 Magland fournies DIGUE DU

BOULODROME Arve B droite SM3A_MOA 38.93 Magland fournies

DIGUE AUTOROUTE

LES PEUPLIERS Arve C gauche ATMB 535.92 Etrembières absent

DIGUE DE GAILLARD LA VILLE-LA

CHATELAINE

Arve C droite ETAT 1112.26 Gaillard fournies

DIGUE DU PONT

D'ETREMBIERES Arve C gauche ETAT 47.01 Etrembières fournies

DIGUE DE REIGNIER Arve C gauche PRIVES 383.05 Reignier absent

AUTOROUTE EBPB Arve C gauche ATMB 5999.35 Arenthon absent

MERLON DES

BORDETS Arve B gauche SM3A 518.61 Bonneville absent

AUTOROUTE

BONNEVILLE Arve C gauche ATMB 2560.79 Bonneville absent

RD19 Arve B droite CG74 3743.5 Ayze absent

AUTOROUTE VOUGY Arve C gauche ATMB 1346.21 Vougy absent

DIGUE DES BORDETS Arve B gauche ETAT 816.65 Bonneville fournies

AUTOROUTE VOUGY Arve C gauche ATMB 410.92 Vougy absent

DIGUE DE L'ENCLOS

DE MENNECY Arve D droite ETAT 1157.09 Bonneville fournies

DIGUE DE LA

CORBIERE Arve C gauche ETAT 4197.83 Saint Pierre fournies

DIGUE DE LA LISIERE

DU CLOS Arve B droite SM3A_MOA 315.68 Bonneville fournies

DIGUE DU TRESOR

PUBLIC-LES REVEES Arve B droite ETAT 672.68 Bonneville fournies DIGUE DU BOIS

JOLIVET Arve B gauche ETAT 580.42 Bonneville fournies

PERRE DE LA POSTE Arve B droite ETAT 84.69 Bonneville fournies

SAINT PIERRE ENTRE

ARVE & BORNE SM3A 535.64 Saint Pierre absent

SAINT PIERRE ENTRE

ARVE & BORNE SM3A 767.78 Saint Pierre absent

DIGUE DU MOULIN

MONTESSUIT SM3A 786.77 absent

DIGUE DES OUCHES SM3A 153.9 absent

DIGUE DU BOUCHET Arve B droite ETAT 1182.81 Ayze fournies

DIGUE DU BOUCHET Arve B droite SM3A_MOA 3.51 Ayze fournies

DIGUE DU BOUCHET Arve B droite SM3A_MOA 260.47 Ayze fournies DIGUE DES BORDETS Arve B gauche ETAT 1563.06 Bonneville fournies DIGUE DE MERLON

PRISON Arve B gauche SM3A_MOA 357.46 Bonneville fournies

DIGUE DE LA STEP DE

SALLANCHES Arve B gauche

SIVOM DU PAYS DU MONT- BLANC

295.21 Sallanches absent

DIGUE DES ILETTES Arve C droite ETAT 836.92 Sallanches fournies DIGUE DE PASSY-

CARABOTTE Arve B gauche A

CLARIFIER 1356.51 Passy fournies DIGUE DE LA

CHARLOTTE Arve C droite ETAT 1232.53 Sallanches absent

AUTOROUTE PLAINE DE PASSY

SALLANCHES

Arve B gauche ATMB 2625.3 Passy absent

DIGUE DE

L'AERODROME Arve C droite ETAT 249.59 Sallanches fournies

AUTOROUTE

SALLANCHES AVAL Arve B gauche ATMB 1792.4 Sallanches absent Reninges C droite SM3A 117.67 Sallanches absent Reninges C droite SM3A 34.2 Sallanches absent Reninges C droite SM3A 100.84 Sallanches absent Reninges C gauche SM3A 99.52 Sallanches absent Reninges C gauche SM3A 662.92 Sallanches absent Reninges C droite SM3A 599.01 Sallanches absent Arvillllon C gauche SM3A 445.62 Domancy absent Arvillllon C droite SM3A 450.48 Domancy absent DIGUE DES ILES DE LA

BARQUE Arve D droite ETAT 1124.38 Bonneville fournies

DIGUE DE LA

CORBIERE Arve C gauche ETAT 4197.83 Saint Pierre absent

DIGUE DU TORRENT

Nom Cours

d'eau Classification Rive Gestionnaire Longueur

(m) Commune levés topo

Arve gauche Particulier 168.71 Passy absent

Arve droite

SIVOM DU PAYS DU MONT BLANC

69.53 Sallanches absent

Arve droite COMMUNE 223.41 Sallanches absent

Arve droite SM3A 368.56 Gaillard fournies

Arve droite SM3A 71.7 Gaillard fournies

Arve gauche ETAT 539.03 Etrembières absent

Arve droite SM3A 80.25 Gaillard fournies

Arve gauche COMMUNE 61.2 Gaillard fournies

Arve droite SNCF 137.59 Magland absent

Arve droite COMMUNE 72.84 Magland absent

Zone

396.31 m NGF

36 A4111 Gaillard 2*0.8 m 77 m

405.31 m NGF

35 SNCF Annemasse 1*3m 61 m

407.90 m NGF

34 Route des déportés

Annemasse 1*2m 68 m 406 m NGF (405.25 à 406.79 m NGF)

33 A40 Arthaz non

32 Pont neuf Arthaz 2*1.2 95m

420.2 m NGF

N° Nom Commune Pile Largeur 31 Pont de

bellecombe

Nangy 2*4m 47m

432.75 m nGF

30 A40 Nangy 1*1 439.33 m

NGF

29 Bonneville 1x ????

28 Pont Huabané

Bonneville 1*3m 71m 446.9

27 Passerelle pietonne

Bonneville non 80.65m 449.99 m NGF

25 SNCF Bonneville 2*3.2 138 m

409.05 m NGF

24 RD19 Bonneville 1*4m 114 m

450.06 m NGF

23 Anterne Marignier 2*3.16 63 m

462.24 m NGF

N° Nom Commune Pile Largeur 22 Pont des

chartreux

Thyez 2*1.3 67m

466.21 m NGF

21 Pont de la sardagne

Cluses Non 76m

20 Passerelle de messy

Cluses non 51 m

480.15 m NGF

18 RD1205 Cluses 1 52m

482.85 m NGF

17 Cluses non 488 m NGF

16 A40 Cluses 4

N° Nom Commune Pile Largeur

15 A40 Magland

14 A40 Magland 2*1 m 73m

499.75 m NGF

13 rouge Magland 2*2.4m 41 m

502.46 m NGF

12 Cretet Magland non 44m

506.68mNGF

10 A40 Magland 3*2.25 m

103 m

521.11 m NGF

9 SNCF Magland non 57 m

521.51 m NGF

8 RD13 Magland 2*2.3 m 47 m

521.5 m NGF

7 Luzier Sallanches non 30 m

424.5 m NGF

N° Nom Commune Pile Largeur 6 Vieux Saint

Martin

Sallanches non 26 m

542.40 m NGF

5 Saint martin

Sallanches 2*2.1m 48.3 m 540 m NGF

4 Sallanches 3

3 passerelle Passy non

2 Carabote Passy non 32 m

557.82 m NGF

CARTOGRAPHIE DE LA ZONE ANNEXE 3

INONDABLE DES CRUES SIMULEES