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Les crues méditerranéennes et leur gestion française
Une crue correspond à une élévation du niveau d’eau d’un cours d’eau, en conséquence d’un débit trois à cinq fois supérieur à son débit moyen. En fonction de l’ampleur de la crue, le cours d’eau peut s’étendre dans son lit majeur sur de potentielles zones inondables environnantes. Ces zones peuvent avoir une sensibilité variable selon leur occupation (champ, habitation, commune, zone industrielle). Lorsque ces crues, représentant un aléa, sont combinées avec ces zones, représentant un enjeu important, un risque est créé (croisement aléa et vulnérabilité). Les conséquences de sa réalisation peuvent être dramatiques.
Le pourtour méditerranéen est une zone fréquemment soumise à des crues rapides, ou éclair, générées par des précipitations très intenses. Ces crues éclair constituent le risque naturel le plus conséquent dans la région méditerranéenne française (Borrell-Estupina, 2004 ; Gaume et al., 2004 ; Ricard et al., 2012). Au cours des 15 dernières années, elles ont causé plus de 200 pertes humaines et des dégâts économiques d’environ 800 millions d’euros par an (base de données CATNAT). Ces crues et leurs conséquences sont dues à la combinaison :
❖ Des épisodes de précipitations très intenses ;
❖ De la morphologie complexe des bassins versants méditerranéen ;
❖ De l’anthropisation croissante des côtes traduite par la rapide urbanisation et une forte croissance démographique.
Des épisodes méditerranéens générateurs de crues éclair
Le processus générant des précipitations particulièrement intenses dans cette région est appelé « épisode Cévenol » lorsqu’il a lieu au piémont de la région des Cévennes, ou plus génériquement « épisode méditerranéen » pour l’ensemble de la côte. Les épisodes méditerranéens, schématisés en Figure 1-1, ont lieu principalement en automne, lorsque l’air chaud et humide circulant au-dessus de la mer Méditerranée se dirige vers les côtes. A l’approche des massifs (Cévennes, Alpes du sud, Pyrénées orientale), ce flux marin monte en altitude. La diminution de la température déclenche la condensation formant un nuage convectif appelé cumulo-nimbus pouvant atteindre une dizaine de kilomètres d’épaisseur jusqu’aux hautes couches de l’atmosphère. Le cumulo-nimbus précipite tout en restant stationnaire à cause des courants d’air froid de l’autre côté du massif. Alimenté continuellement par le flux d’air humide provenant de la mer, il peut ainsi précipiter d’importants cumuls de pluie localement. Le phénomène s’estompe lorsque le nuage se dissipe, généralement suite à une modification de la direction du vent. Des nuances existent dans la définition d’un épisode cévenol et d’un épisode méditerranéen (Thévenot et al., 2016), mais la dynamique générale reste la même et convient au prérequis de ces travaux. Ces épisodes méditerranéens déclenchent un ruissellement important sur les versants. La concentration de ces écoulements est généralement très rapide (quelques heures) et entraîne une montée brusque du niveau d’eau à l’exutoire avec de fortes vitesses d’écoulement. Certaines crues éclair ont marqué l’histoire de cette région comme en 1988 à Nîmes, en 1992 à Vaisonla Romaine, en 1999 dans l’Aude, 2002, 2005 et 2014 dans le Gard et l’Hérault, 2010 dans le Var, et en 2011 dans la Muga (Espagne).
La crue de l’Aude en novembre 1999
La crue de l’Aude en novembre 1999 est l’évènement le plus important de l’histoire contemporaine française. C’est précisément cet évènement qui a déclenché la mise en place d’une nouvelle organisation de la protection contre le risque inondation. Nous allons donc détailler le cours de cet évènement à titre d’exemple d’un épisode méditerranéen.
Les 12 et 13 novembre 1999, un épisode de pluie violent et quasi-stationnaire se déclenche sur les départements Aude, Hérault, Pyrénées-Orientales et Tarn (Bechtold et Bazile, 2001). Des pluies diluviennes s’abattent sur ces quatre départements durant plus de neuf heures avec des intensités dépassant 70 mm/h par moments. Comme illustré en Figure 1-2 (a), l’extension spatiale inhabituelle de l’évènement a engendré des cumuls de précipitations supérieurs à 200 mm sur une large bande allant de la plaine du Roussillon à la Montagne Noire. Localement ces cumuls ont atteint environ 600 mm en 24h. Conséquence des précipitations, des crues éclair dévastatrices ont touché plusieurs cours d’eau des petits bassins versants décrits en Figure 1-2 (b), contribuant fortement à la crue du fleuve Aude jusqu’à son exutoire. Le sous-bassin de la Nielle couvrant 7 % du bassin versant de l’Aude, a produit, selon les estimations de Gaume et al. (2004), un débit de pointe entre 1000 et 1500 m3/s. Le débit de l’Aude a atteint plus de 3000 m3/s, l’affluent de la Nielle aurait ainsi contribué pour plus d’un tiers du débit de l’Aude à l’exutoire. Le bilan de cette catastrophe est lourd de 25 pertes humaines (selon le département de l’Aude). Les dégâts matériels et économiques sont très importants, avec de nombreuses infrastructures (ponts, chaussées, digues, etc) fragilisées ou détruites. Le coût de cette catastrophe est estimé à plus d’un demi-milliard d’euros (Gaume et al., 2004). Une importante remise en question du système national de protection contre les inondations a abouti à la nouvelle organisation décrite ci-après.
Dispositif français de gestion du risque inondation
Depuis cette catastrophe, de nouvelles stratégies de prévention et de prévision des inondations ont été établies sur l’ensemble du territoire.
La prévision opérationnelle des crues et du risque inondation est gérée au niveau national par le Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision des Inondations (SCHAPI). Il est chargé de coordonner les prévisions et les actions entre les différents acteurs régionaux de la prévision des crues. Le territoire est réparti entre 22 Service de Prévision des Crues (SPCvoir Figure 1-3) chargés de surveiller et d’anticiper les comportements des cours d’eau sur les tronçons « réglementaires». L’intégralité des cours d’eau du territoire ne sont pas pris en charge par les SPC, les cours d’eau qui ne sont pas intégrés dans le réseau règlementaire ne font pas l’objet de la vigilance et de la prévision des SPC. Ils peuvent néanmoins être surveillés par d’autres organismes locaux comme les Etablissements Publics Territoriaux de Bassin (EPTB), les Etablissement Public de Coopération Intercommunale (EPCI), ou certains syndicats de rivières. La politique de prévention du risque inondation, qui découle de la Directive Inondation (DI), se décline sur le territoire national à travers la Stratégie Nationale de Gestion du Risque Inondation (SNGRI). La SNGRI définit la cartographie des TRI (Territoire à Risque important d’Inondation) où appliquer trois grands objectifs :
❖ Augmenter la sécurité des populations exposées ;
❖ Diminuer fortement le temps de retour à la normale ;
❖ Stabiliser à court terme et diminuer à moyen terme le coût des inondations.
La SNGRI se décline, à l’échelle des grands bassins versants français à travers les Plan de Gestion des Risques Inondations (PGRI), opposable aux tiers. A l’échelle de chaque bassin versant intégrant un TRI, les acteurs locaux de la prévention du risque inondation (EPCI, Syndicats, EPTB), doivent élaborer des Stratégies Locales de Prévention du Risque Inondation (SLGRI), dont les PAPI (Programme d’Action de Prévention des Inondations) sont les outils opérationnels. La mise en place des PAPIs sur ces territoires est une responsabilité des collectivités locales comme les EPTB ou les EPCI. Pour cela ils sont chargés de mener :
❖ Des actions sur la gestion de l’aléa comme la mise en place d’ouvrages de protection, la reconquête de zones d’expansion de crues, des ouvrages de ralentissement des écoulements ;
❖ Des actions sur la réduction de la vulnérabilité des personnes et des biens comme la sensibilisation des populations, la pose de repères de crue, la réduction de la vulnérabilité des entreprises et bâtiments publics.
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Table des matières
Introduction
1 Contexte général
1.1 Les crues méditerranéennes et leur gestion française
Des épisodes méditerranéens générateurs de crues éclair
La crue de l’Aude en novembre 1999
Dispositif français de gestion du risque inondation
1.2 L’étude des impacts du changement climatique dans le bassin méditerranéen
Changement des précipitations moyennes
Changement des précipitations extrêmes
1.3 L’intégration des impacts du changement climatique dans la prévention du risque inondation
Les incertitudes inhérentes aux études d’impact climatiques
La disparité des résultats sur l’évolution des crues dans les bassins versant du pourtour méditerranéen
La transposition et l’interprétation des résultats dans le milieu opérationnel
Motivation d’une thèse CIFRE soutenue par WSP France
1.4 Structure de la thèse
2 Impact du changement climatique sur les précipitations de bassins méditerranéens
2.1 De la modélisation climatique globale à l’étude d’impact locale
Du climat à la modélisation climatique
La désagrégation dynamique : les modèles climatiques régionaux
Valeur ajoutée des modèles climatiques régionaux pour la simulation des précipitations
La désagrégation statistique comme outil de correction des précipitations issues des RCMs
Sélection de la méthode de correction des précipitations issues des RCMs
2.2 L’ensemble de simulations de RCMs pour une étude multi-modèle
Les simulations EMCORDEX
Une étude multi-modèles pour couvrir les incertitudes de la modélisation climatique
SAFRAN : la base de donnée de référence en France et en Espagne
2.3 Article publié dans Hydrology and Earth System Sciences
Résumé
Article
2.4 Analyse complémentaire à l’article
Sélection des modèles RCMs
Sélection de SAFRAN comme référence
Méthode d’interpolation spatiale des RCMs vers SAFRAN
2.5 Conclusion
3 Futurisation des évènements de précipitations extrêmes du bassin versant de l’Orbieu
3.1 Le bassin versant de l’Orbieu : analyse du fonctionnement hydrologique et mise en place d’une base de données complète
Les stations pluviométriques
Les stations hydrométriques
Géologie, hydrogéologie et hydrodynamique
Occupation du sol et coefficient de ruissellement
Campagne de mesures sur le terrain
Variation de l’humidité du sol
Cours d’eau
Conclusion et discussion
3.2 Méthode de futurisation des précipitations extrêmes
Caractérisation statistique d’un évènement de précipitations extrêmes
Constitution de la fonction de coefficient de changement passé/futur par quantile issue des simulations des RCMs
Application des coefficients de changement passé/futur à l’évènement de précipitation
3.3 Futurisation des précipitations du bassin versant de l’Orbieu
Variabilité spatiale et interannuelle des coefficients de changement des précipitations
Variabilité de la futurisation en fonction des RCMs
Variabilité spatiale de la futurisation des précipitations
Variabilité temporelle de la futurisation des précipitations
3.4 Discussion sur la chaîne de futurisation climatique
La futurisation des pluviomètres
Utilisation des pluviomètres comme donnée de référence
Données au pas de temps tri-horaire
3.5 Conclusion
Conclusion
