Figure 1 - ENGEES
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MINISTERE DE L’AGRICULTUREET DE LA PECHEECOLE NATIONALE DU GENIE DEL’EAU ET DE L’ENVIRONNEMENTDE STRASBOURGService Navigationde StrasbourgMémoire de fin d’étudesAnalyse des crues passées pour l’établissement des abaques d’aides à laprévision des crues et proposition de formule de vigilance crues sur lesbassins versants de la Sarre et de la BrucheRéalisé par RAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin pour l’obtention du diplôme de Mastèrespécialisé en eau potable et assainissement de l’<strong>ENGEES</strong>du 6 avril 2009 au 2 octobre 2009Maître de Stage : Laurent PHILIPPOTEAUXOrganisme d’accueilService Navigation de StrasbourgSPC RHIN-SARRE

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAREMERCIEMENTSJe remercie tout d’abord et tout particulièrement mon maître de stage, LaurentPHILIPPOTEAUX pour m’avoir permis de réaliser ce stage de fin d’études dans son établissement,et d’avoir su, grâce à son soutien et ses conseils, me donner une expérience enrichissante dans ledomaine de prévision des crues.Je tiens également à exprimer ici ma reconnaissance à toute l’équipe du service de prévisiondes crues RHIN-SARRE, sans laquelle ce travail n’aurait été possible, en répondant à mes questionset pour leurs conseils avisés.Ma profonde gratitude est adressée à Sylvain PAYRAUDEAU (enseignant Chercheur) del’<strong>ENGEES</strong> et D’Haene MATHIEU (Previsioniste) du SPC Rhin-Sarre pour leurs disponibilités etleurs conseils tout au long de ce travail.Je tiens à remercier les membres du service de Prévision des crues pour leurs collaborationsenrichissantes : Claude HUSSER, Pierre CLAUSS, Marc Klipfel, Bernard MESSAGER et BenoitSOCCOJA.Je profite également de cette occasion pour remercier l’équipe du Polder d’Erstein qui m’aréservé un accueil souriant et chaleureux.Un grand merci à toutes les personnes du Service de Navigation de Strasbourg que j’aicôtoyées tous les jours et qui ont contribué au bon déroulement de mon stage dans une ambiancesympathique et conviviale.estudiantine.A mes parents et mes sœurs dont le soutien est infaillible, malgré le prolongement de ma viePour terminer, je remercie toutes les personnes que je n’ai pas citées mais qui ontcontribuées de près ou de loin à l’élaboration de ce mémoire.- 2 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPARESUMEAnalyse des crues passées pour l’établissement des abaques d’aides à la prévision des crues etproposition de formule de vigilance crues sur les bassins de la Sarre et de la BrucheDans le cadre de la réorganisation générale de l'annonce des crues et la création de servicesde prévision des crues, le Service de Navigation de Strasbourg assure la mission de service deprévision des crues sur les bassins versants de la Sarre, du Rhin et ses affluents alsaciens : (SPCRhin-Sarre) et établit les bulletins de vigilance crue depuis juillet 2006.Pour assurer ses missions, le SPC Rhin-Sarre développe et utilise différents outils deprévision (abaques pluie-débit, relation de vigilance et modèles). Une étape importante du travail encours au SPC Rhin-Sarre concerne l’étude des évènements des crues passées.Le travail présenté ici s’inscrit dans cette démarche et a été réalisé sur l’amont des bassinsversants de la Sarre et de la Bruche.Il a consisté à définir et à analyser les paramètres pertinents des événements des crues (débitinitial, pluie génératrice, intensité maximale de pluie et humidité des sols SIM) intervenant dans larelation pluie-débit sur ces deux bassins.Les résultats de l’analyse des crues historiques aboutissent à l’établissement des abaquesd’aide à la prévision des crues.Des formules de vigilance, qui estiment le débit à partir de ces différents paramètres, ont égalementété proposées.- 3 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAABSTRACTAnalysis floods crossed for etablishing helps abacuses to the floods prediction, andproposal expression of alertness on the basins of Sarre and BrucheAs part of the general reorganization in the announcement of floods and the creation serviceprediction, the Service Navigation in Strasbourg assures the mission floods service prediction onbasins mountainsides of Sarre, from Rhin and its Alsace affluents: (SPC Rhine-Saar) and establishesthe newsletters of alertness grown since July, 2006.To assure its missions, SPC Rhin-Sarre develops and uses different tools of prediction(abacuses rain - debit side, relation of alertness and models). An important stage of ongoing job inSPC Rhin-Sarre concerns the study of events of the past floods.Job introduced here registers in this step and been accomplished holidays the upper reachesof basins mountainsides of Sarre and Bruche.It consisted in defining and analysing the appropriate parameters of events floods (initialdebit side, generative rain, maximum intensity of rain and humidity of soil SIM) intervening inrelation rain-debit side on these two basins.The results of the analysis in the historical floods lead to the abacuses establishment whichhelp to the floods prediction.proposed.Expressions of alertness, which estimate the debit side of these different define, were also- 4 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASPC:SACSCHAPI :SIM :BDEH :CETE :IFEN :SIGLES ET ABREVIATIONSService des Prévisions des CruesService d’Annonces des CruesService Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision d’InondationSafran-Isba-ModcouBase de Données d’Expertise HydrologiqueCentre d’études Techniques de l'ÉquipementInstitut Français de l’ENvironnement- 5 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAB.V :Tc :Tr :Bassin versantTemps de concentrationTemps de réponseSYMBOLES°C : Degré CelsiusQini :H :P.G :P.B :J/M/A :Débit initialHauteurPluie génératricePluie de bassinJour/mois/année- 6 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASOMMAIREREMERCIEMENTS ------------------------------------------------------------------------------------------ 2RESUME ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3ABSTRACT --------------------------------------------------------------------------------------------------- 4SIGLES ET ABREVIATIONS ------------------------------------------------------------------------------ 5SYMBOLES --------------------------------------------------------------------------------------------------- 6SOMMAIRE --------------------------------------------------------------------------------------------------- 7LISTE DES FIGURES ------------------------------------------------------------------------------------- 10LISTE DES TABLEAUX ---------------------------------------------------------------------------------- 11LISTE DES ANNEXES------------------------------------------------------------------------------------ 12INTRODUCTION GENERALE -------------------------------------------------------------------------- 13PREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ET PRESENTATION DESZONES D’ETUDES ---------------------------------------------------------------------------------------- 16I. GENERALITES ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ------------------------------------ 16A. PRESENTATION DU SERVICE ------------------------------------------------------------------ 17B. BESOINS EN PREVISION ------------------------------------------------------------------------ 17C. LA VIGILANCE CRUES -------------------------------------------------------------------------- 18D. LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN HYDRIQUE ET METHODOLOGIES DEMESURE OU DE DETERMINATION ---------------------------------------------------------------- 181. Hydrogramme des crues ------------------------------------------------------------------------- 192. Le pluviographe----------------------------------------------------------------------------------- 193. Episode et crues ----------------------------------------------------------------------------------- 204. Le coefficient d’écoulement de surface -------------------------------------------------------- 215. Les lames d’eau. ---------------------------------------------------------------------------------- 216. Temps caractéristiques --------------------------------------------------------------------------- 22II. PRESENTATION DU SITE D’ETUDES --------------------------------------------------------- 25A. LA SARRE ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 271. Situations géographiques du bassin versant de la Sarre -------------------------------------- 282. Relief du bassin versant de la Sarre ------------------------------------------------------------ 283. Occupation du sol du bassin versant de la Sarre ---------------------------------------------- 294. Caractéristiques géologiques du bassin versant de la Sarre ---------------------------------- 295. Descriptive hydraulique du bassin versant de la Sarre --------------------------------------- 30- 7 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA6. Caractéristiques climatiques du bassin versant de la Sarre ---------------------------------- 30B. LA BRUCHE ---------------------------------------------------------------------------------------- 311. Situations géographiques du bassin versant de la Bruche ------------------------------------ 312. Relief du bassin versant de la Bruche ---------------------------------------------------------- 313. Occupation du sol du bassin versant de la Bruche -------------------------------------------- 324. Caractéristiques géologiques du bassin versant de la Bruche ------------------------------- 325. Descriptive hydraulique du bassin versant de la Bruche ------------------------------------- 326. Caractéristiques climatiques du bassin versant de la Bruche -------------------------------- 32DEUXIEME PARTIE : CONSTITUTION D’UNE BASE DE DONNEES D’EVENEMENTSET EXPLOITATION DE DONNEES DES DEUX BASSINS DE LA SARRE ET DE LABRUCHE. ---------------------------------------------------------------------------------------------------- 35I. LES DONNES DISPONIBLES POUR LE CALCUL DES PLUIES DES BASSINS ----- 35A. LES DONNEES JOURNALIERES ET HORAIRES DE PRECIPITATION ---------------- 35B. ESTIMATION DE LA PLUIE DE BASSIN ----------------------------------------------------- 361. Détermination de la pluie de bassin sur le bassin versant de la Sarre ---------------------- 392. Détermination de pluie de bassin sur le bassin versant de la Bruche ----------------------- 433. Pondération des pluviomètres horaires --------------------------------------------------------- 48II. EXTRACTION DES VALEURS CARACTERISTIQUES DE LA RELATION PLUIE-DEBIT DANS SACHA ------------------------------------------------------------------------------------- 51TROISIEME PARTIE : CONSTRUCTION DES ABAQUES D’AIDE A LA VIGILANCE--- 54I. PARAMETRES ET VARIABLES UTILISES POUR LA REALISATION DEL’ABAQUE -------------------------------------------------------------------------------------------------- 54A. DONNEES SIM ------------------------------------------------------------------------------------- 541. Méthode de détermination du SIM moyen pondéré ------------------------------------------ 562. Formulation --------------------------------------------------------------------------------------- 56B. DETERMINATION DES TEMPS DE CONCENTRATION POUR LES DEUX BASSINS58C. SEUILS DE VIGILANCE-------------------------------------------------------------------------- 61D. ETABLISSEMENT DES ABAQUES ------------------------------------------------------------ 611. Abaques pluie - débit pour la Sarre à Sarrebourg (Hiver)------------------------------------ 622. Abaque pluie - débit pour la Bruche à Russ-Wishes (Hiver) -------------------------------- 64E. ANALYSES CRITIQUES DES ABAQUES ----------------------------------------------------- 71F. CONCLUSION -------------------------------------------------------------------------------------- 78QUATRIEME PARTIE : ETABLISSEMENT DE FORMULE DE VIGILANCE ---------------- 79I. INTRODUCTION ------------------------------------------------------------------------------------ 79II. METHODOLOGIE ---------------------------------------------------------------------------------- 79III. CALAGE ET VALIDATION ----------------------------------------------------------------------- 79CONCLUSION ---------------------------------------------------------------------------------------------- 88- 8 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAREFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES --------------------------------------------------------------- 89BORDEREAU DES ANNEXES ------------------------------------------------------------------------- 91- 9 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALISTE DES FIGURES<strong>Figure</strong> 1 : Carte des territoires des SPC _____________________________________________ 14<strong>Figure</strong> 2 : Cartographie des risques en Bas-Rhin - Information Acquéreurs Locataires ______ 14<strong>Figure</strong> 3 : Hydrogramme de crue __________________________________________________ 19<strong>Figure</strong> 4 : Exemple de relation Pluie-débit sur le bassin versant de la Russ-Wishes__________ 20<strong>Figure</strong> 5 : Temps de concentration Tc = 2 x Tr _______________________________________ 23<strong>Figure</strong> 6 : Hyétogramme et hydrogramme résultant d’un évènement pluie-débit ____________ 25<strong>Figure</strong> 7 : Carte de Vigilance « crues » nationale _____________________________________ 25<strong>Figure</strong> 8 : Carte SPC Rhin-Sarre __________________________________________________ 26<strong>Figure</strong> 9 : Présentation du bassin versant de la Sarre et les pluviométries présentes _________ 27<strong>Figure</strong> 10 : Rapport de surface du bassin versant de la Sarre en fonction des tranches d’altitudes_____________________________________________________________________________ 29<strong>Figure</strong> 11 : Présentation du bassin versant de la Bruche et les pluviométries présentes _______ 31<strong>Figure</strong> 12 : Rapport de surface du bassin versant de la Bruche en fonction des tranchesd’altitudes. ____________________________________________________________________ 32<strong>Figure</strong> 13 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres journaliers de la Sarre ______ 41<strong>Figure</strong> 14 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres horaires de la Sarre ________ 42<strong>Figure</strong> 15 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres journaliers de la Sarre _____________ 42<strong>Figure</strong> 16 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la Sarre _______________ 43<strong>Figure</strong> 17 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres journaliers de la Bruche ____ 46<strong>Figure</strong> 18 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la Bruche ______________ 46<strong>Figure</strong> 19 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres journaliers de la Bruche ___________ 47<strong>Figure</strong> 20 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la Bruche ______________ 47<strong>Figure</strong> 21 : Données de référence disponibles par maille SIM (8 km x 8 km)(Cf : [10][11]) ___ 55<strong>Figure</strong> 22 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg (Hiver) :Etiquettes Qmax ________ 63<strong>Figure</strong> 23 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg (Hiver) :Etiquettes Imax _________ 63<strong>Figure</strong> 24 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg(Hiver) :Etiquettes Humidité (%) ___ 64<strong>Figure</strong> 25 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wisches (Hiver) :Etiquettes Qmax ____ 65<strong>Figure</strong> 26 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wisches (Hiver) :Etiquettes Imax ______ 65<strong>Figure</strong> 27 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wishes (Hiver) :Etiquettes Humidité ___ 66<strong>Figure</strong> 28 : Corrélation entre le débit initial et la valeur SIM à Sarrebourg sur la Sarre ______ 67<strong>Figure</strong> 29 : Corrélation entre le débit initial et la valeur SIM à Russ-Wisches sur la Bruche __ 67<strong>Figure</strong> 30 : Abaque humidité pour Sarrebourg sur la Sarre en Hiver _____________________ 69<strong>Figure</strong> 31 : Abaque humidité pour Russ-Wisches sur la Bruche en Hiver__________________ 70<strong>Figure</strong> 32 : Hydrogramme de crue du 30/12/2001 _____________________________________ 72<strong>Figure</strong> 33 : Hydrogramme de l’évènement du 13/02/05 (1) _____________________________ 74<strong>Figure</strong> 34 : Hydrogramme de l’évènement du 21/03/01(2) ______________________________ 75<strong>Figure</strong> 35 : Hydrogramme de l’évènement du 22/12/91(3) ______________________________ 75<strong>Figure</strong> 36 : Hydrogramme de l’évènement du 27/03/95 (4) _____________________________ 76<strong>Figure</strong> 37 : Hydrogramme de l’évènement du 23/03/92(5) ______________________________ 77<strong>Figure</strong> 38 : Hydrogramme de l’évènement du 20/02/99 (6) _____________________________ 77<strong>Figure</strong> 39 : Corrélation entre Qmax calculé et Qmax observé pour Sarrebourg sur la Sarre___ 83<strong>Figure</strong> 40 : Corrélation entre Qmax calculé et Qmax observé pour Russ-Wisches sur la Bruche 86- 10 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALISTE DES TABLEAUXTableau 1 : Récapitulatif de présentation des deux zones d’études .............................................. 33Tableau 2 : Types de station ......................................................................................................... 35Tableau 3 : Période d’études sur le bassin versant de la Sarre ..................................................... 37Tableau 4 : Période d’études sur le bassin versant de la Bruche .................................................. 38Tableau 5 : Moyenne de précipitations mensuelles interannuelles des pluviomètres pris en comptepour la Sarre ................................................................................................................................ 40Tableau 6 : Moyenne de précipitation mensuelle interannuelle des pluviomètres prisent encompte pour la Bruche ................................................................................................................. 45Tableau 7 : Principe de détermination des coefficients de pondération des pluviomètres horaires..................................................................................................................................................... 49Tableau 8 : Coefficients correctifs des pluviomètres horaires pour la Sarre................................. 50Tableau 9 : Coefficients correctifs des pluviomètres horaires pour la Bruche ............................. 50Tableau 10 : Effectifs des évènements d’études ............................................................................ 51Tableau 11 : Tableau type d’enregistrement des caractéristiques des crues ................................. 52Tableau 12 : Données de référence des mailles SIM sur le bassin versant de la Sarre................. 55Tableau 13 : Données de référence des mailles SIM sur le bassin versant de la Bruche ............. 56Tableau 14 : Répartition des mailles SIM sur le bassin versant de la Sarre ................................. 57Tableau 15 : Répartition des mailles SIM sur le bassin versant de la Bruche .............................. 57Tableau 16 : Détermination du temps de concentration pour la Sarre ......................................... 59Tableau 17 : Détermination du temps de concentration pour la Bruche ...................................... 59Tableau 18 : Valeurs des seuils en débit et en hauteur pour Sarrebourg et Russ-Wisches ........... 61Tableau 19 : Répartition des évènements selon les seuils et les saisons pour Sarrebourg ............ 62Tableau 20 : Répartition des évènements en fonction des seuils et les saisons pour Russ-Wisches..................................................................................................................................................... 62Tableau 21 : Evènement à commenter pour Sarrebourg sur la Sarre .......................................... 71Tableau 22 : Listes des évènements à analyser pour la Bruche (1) .............................................. 73Tableau 23 : Résultats des Qmax calculés en toute saison pour Sarrebourg sur la Sarre ............ 81Tableau 24 : Résultats des Qmax calculés en toute saison pour Russ-Wisches sur la Bruche ..... 85- 11 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALISTE DES ANNEXESAnnexe 1 : Niveaux de vigilances crues ....................................................................................... 91Annexe 2 : organigramme hiérarchique des services ................................................................... 92Annexe 3 : Classes des pentes, appellations et contraintes associées (d'après Baize, 1995). ........ 93Annexe 4 : coefficients de ruissellement instantanés selon le type d’occupation de sol et selon lapente du bassin élémentaire ......................................................................................................... 93Annexe 5 : Occupation du sol sur le bassin versant de la Sarre ................................................... 94Annexe 6 : Occupation du sol sur le bassin versant de la Bruche ................................................ 94Annexe 7 :Visualisation d’une donnée SIM à Sarrebourg sur la Sarre sous Quantum Gis,Evènement du 26/02/97 ................................................................................................................ 95Annexe 8 : Visualisation d’une donnée SIM à Russ-Wisches sur la Bruche sous Quantum Gis,Evènement du 28/07/93 ................................................................................................................ 95Annexe 9 : Caractéristiques des évènements retenus sur la Sarre à Sarrebourg ( 86 évènements :50 H, 23 T, 13 E) .......................................................................................................................... 96Annexe 10 : Caractéristiques des évènements retenus pour la Bruche (80 évènements : 43 H, 17T, 20 E) ......................................................................................................................................... 99Annexe 11 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initialsur Sarrebourg : ÉTÉ ................................................................................................................. 102Annexe 12 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie génératrice et du débitinitial sur Russ-Wisches : ÉTÉ .................................................................................................. 102Annexe 13 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initialsur Sarrebourg : TRANSITION ................................................................................................. 103Annexe 14 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initialsur Russ-Wisches : TRANSITION ............................................................................................. 103Annexe 15 : 55 évènements de calages pour Sarrebourg sur la Sarre (saisons confondues) ..... 104Annexe 16 : 55 évènements de calage pour Russ-wisches sur la Bruche (Saisons confondues) 106Annexe 17: 28 évènements de calage et 15 évènements de validation pour Russ-Wisches sur laBruche (Hiver) ........................................................................................................................... 108- 12 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAINTRODUCTION GENERALEL’inondation est le premier risque naturel en France, avec 54.672 événements répertoriés sur24.269 communes depuis 20 ans. De ce fait l'urbanisation en zone inondable reste un problèmemajeur dans le pays.Dans le monde, les inondations causent plus de 50% des catastrophes naturelles avec enmoyenne 20.000 morts/an. Selon l'Institut français de l'environnement (Ifen), 46 % des communesfrançaises sont concernées par le risque majeur d'inondation. Une partie des habitants de cescommunes, soit 5 millions de personnes, réside en zone inondable, ce qui représente 8 % de lapopulation française. (Actu-Environnement.com - 27/02/2009).Les prévisions des climatologues dans le cadre du changement climatique n'incitent pas àl'optimisme. Pour une hausse moyenne de 3°C à la fin du siècle en France, les modèles climatiquestablent sur des précipitations hivernales de 15 à 20 % supérieures à celles d’aujourd'hui.Face à la menace des crues torrentielles, le Service Central d'Hydrométéorologie et d'Appuià la Prévision des Inondations (SCHAPI) a été créé en juin 2003. Il s’agit d’un service nationald’appui technique particulier rattaché au Ministère de l’écologie, du développement et del’aménagement durables. Il réunit des experts en météorologie et en hydrologie. Il est implanté àToulouse pour développer des synergies avec Météo-France et les équipes scientifiques qui y sontrassemblées. Ses principales missions consistent en l'appui aux Services de Prévision des Crues(SPC) au niveau national ainsi qu'en une veille hydrométéorologique de 24 h sur 24 localisée sur lesbassins rapides.(Cf [2])Dans le but d’améliorer la prévision des crues et la vigilance en France, et de ce fait deréduire les conséquences de l’aléa « inondation » sur les enjeux humains et matériels en lescontrôlant en partie, d’importantes ressources matérielles et humaines ont été consacrées à larecherche dans ce domaine. Cela s’est traduit par une évolution de structures puisque les 52Services d’Annonces des Crues (SAC) ont été regroupés et réorganisés en 22 Services de Prévisiondes Crues pour une meilleure efficacité (extension de la mission d’annonce à la mission deprévision des crues).- 13 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 1 : Carte des territoires des SPCMon stage s’est déroulé dans le Service Navigation de Strasbourg qui assure la mission deservice de prévision des crues (SPC Rhin-Sarre) sur les bassins versants de la Sarre, du Rhin et sesaffluents alsaciens. (<strong>Figure</strong> 2) - Source : http://cartorisque.prim.net<strong>Figure</strong> 2 : Cartographie des risques en Bas-Rhin - Information Acquéreurs Locataires- 14 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADans l’objectif d’améliorer l’anticipation des crues, des études sont menées dans différentsdomaines et concernant notamment : le recensement et l’analyse des données sur les évènements des crues passées sur plusieursbassins versants ; la caractérisation de la relation liant les pluies et la variation de débit prévisible dans le coursd’eau (relation pluie-débit) ; le développement d’outils de prévision pour compléter et améliorer les outils existants ;Le présent stage s’inscrit dans cette démarche. Il a consisté à définir et à analyser les paramètrespertinents des événements des crues (débit initial, pluie génératrice, intensité maximale de pluie ethumidité des sols) et de savoir dans quelle mesure la prise en compte des valeurs d’humidité dessols peut influencer et améliorer la relation pluie-débit sur les deux bassins : la SARRE et laBRUCHE.Dans cet objectif, des abaques d’aide à la vigilance qui figurent la relation existant entre cesdifférents paramètres initiaux cités ci dessus et se résumant en relation en paramètres initiaux etfinaux sont établis afin de proposer au prévisionniste des outils simplifiés qui peuvent servirultérieurement à des paramètres d’initialisation des modèles.Ce travail s’articule sur 4 étapes et présente l’établissement des abaques d’aide à la vigilance,l’analyse des événements des crues sélectionnées et un établissement de formule de vigilance : En premier lieu, la synthèse bibliographique sera réalisée avec la présentation des deux(2) bassins versants. La deuxième partie concerne la constitution des évènements des crues et déterminerales paramètres caractéristiques de ces derniers sur l’outil d’analyse des crues et devigilance SACHA. La troisième partie consiste à la construction des abaques d’aide à la vigilance Dans un objectif de prévision, la dernière partie sera consacrée à l’établissement deformule de vigilance.- 15 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPREMIERE PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ETPRESENTATION DES ZONES D’ETUDESI. GENERALITES ET SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUEAfin de comprendre le concept général pour la mise en place des services de prévision descrues (SPC), il est important d’apporter une explication sur la nécessité des prévisionshydrologiques et d’exposer les contraintes imposées par la prévision des crues.Depuis les années 50, la France a connu une forte croissance de l’urbanisation qui a générédes impacts très sensibles sur le cycle de l’eau, les principaux étant :[cf :[5]] : L’imperméabilisation des sols : la surface imperméabilisée a décuplée entre 1955 et 1965,d’où une nette augmentation des volumes ruisselés, et a contrario, une réalimentation plus faibledes nappes souterraines. L’accélération des écoulements : le réseau hydrographique naturel, souvent peu pentu,encombré, sinueux, est remplacé par des conduites rectilignes, plus courtes, avec une bonnepente, d’ou une nette augmentation des vitesses d’écoulement, et par suite, des débits de pointe,donc des risques d’inondation. La création d’obstacle à l’écoulement : certaines infrastructures (routes, voies ferrées,…)peuvent modifier considérablement l’écoulement des eaux superficielles. Souvent construites enremblai par rapport au terrain naturel, elles peuvent constituer de véritables digues ; en tranchée,au contraire, elles peuvent devenir de véritables canaux. L’artificialisation des rivières urbaines : la croissance urbaine s’est souvent faite au détrimentdes cours d’eau (buses, canalises, enterres et donc oublies) avec des conséquences très néfastes :perte des possibilités naturelles d’expansion en cas de crue d’où des dommages pouvant êtrecatastrophiques lors d’évènements importants, dégradation écologique forte par suppressiond’un milieu vivant, perte de la culture de l’eau des citadins. La pollution des milieux récepteurs : les rejets urbains par temps de pluie véhiculent unepollution non négligeable qui peut contribuer à la dégradation des milieux récepteurs sensibles.Une nouvelle approche, de type plus environnementaliste, a donc été développée en Francedepuis le début des années 80. C’est une approche intégrée, pour prendre en compte tous les aspectsévoqués précédemment, et globale, c’est-à-dire qui doit se faire au niveau du bassin versant. Elle adonné naissance aux techniques alternatives (encore appelées compensatoires) en assainissement- 16 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPApluvial et a été confortée, par la loi sur l’eau du 3 janvier 1992 et ses textes d’application.Le principe généralement adopté, du point de vue hydraulique, est que tous les nouveauxaménagements sur un bassin versant donné ne doivent pas aggraver la situation préexistante enmatière d’écoulements pluviaux.Pour faire face à ces modifications de l’espace naturelle, le changement météorologique etclimatique d’une manière plus efficace, une restructuration des 52 Services d’Annonces des Crues(SAC) a été effectuée pour donner naissance à 22 Services de Prévision des Crues (SPC).Pour ma part, j’ai réalisé mon stage au sein du SPC Rhin-Sarre dont ci-suivant la présentation.A. PRESENTATION DU SERVICELe service de prévision des crues Rhin-Sarre dépend du Service Navigation de Strasbourg.Le SPC Rhin-Sarre assure la surveillance, la prévision et la transmission de l’information sur lescrues des bassins versants de son domaine de compétence. Il est compétent sur les bassins versantsde la Sarre, les affluents alsaciens du Rhin et sur le Rhin frontalier. Ce territoire de compétences'étend sur les départements du Bas-Rhin (67) et du Haut-Rhin (68) pour la région Alsace et sur ledépartement de la Moselle (57) pour la région Lorraine. Il est défini par le Schéma Directeur dePrévision des Crues Rhin-Meuse selon des critères hydrographiques et administratifs. (Cf : [1])Pour garantir ses missions, le SPC utilise et développe différents outils de prévision descrues. Ses outils utilisent des bases de données qui viennent de la climathèque et de la banque hydroconcernant les données historiques.Une collaboration s’établit avec des services chargés de la prévention des risques naturelscomme le SCHAPI (Service Central d’Hydrométéorologie et d’Appui à la Prévision desInondations) ou Météo France.Le SPC Rhin-Sarre travaille également avec les collectivités territoriales souhaitant s'investir dansle domaine de la surveillance des crues. Sur l’ensemble de son territoire, un bulletin d’informationainsi qu’une carte de vigilance sont établis quotidiennement.L’organigramme hiérarchique des services se trouve (Annexe 2).B. BESOINS EN PREVISIONLes prévisions des crues se font sentir pour la lutte contre les dangers résultant du régimedes cours d’eau. Elles présentent également une grande importance pour une régularisationrationnelle de l’écoulement, l’utilisation de l’énergie hydraulique, la navigation intérieure,- 17 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAl’irrigation et l’alimentation en eau.Grâce aux avis des crues, il est possible de prendre toutes les mesures destinées à prévenirdes pertes en vies humaines et des dommages matériels de manière à ce que les destructions causéespar ces calamités naturelles puissent être réduites au minimum.Les prévisions des crues présentent également un intérêt majeur dans la conception, la réalisation etles aménagements hydrauliques.C. LA VIGILANCE CRUESLa procédure de vigilance crue s’inspire grandement du concept de la vigilancemétéorologique. Concrètement, l’information de vigilance crues consiste à fournir une évaluationdu risque pour les 24 heures au moins à venir sur les tronçons de cours d’eau surveillés par l’Etat, àl’aide de 4 couleurs : vert, jaune, orange et rouge.Elle se décline en : une carte de vigilances crues, qui peut être consultée au niveau national ou à l’échelle localedu territoire de chaque SPC, indiquant par tronçon le cours d’eau et le niveau de risquepotentiel ; des bulletins d’information associés apportant des précisions sur les phénomènes et leursconséquences, des prévisions chiffrées aux stations de référence, ainsi que des conseils decomportement ; un accès aux données enregistrées en temps réel par les stations hydrométriques situées surles cours d'eau.Ces niveaux de vigilance qui existent pour la transmission des informations prévisions aux niveauxdes services et les responsables compétents sur le territoire national se trouvent à (Annexe 1)D. LES DIFFERENTS TERMES DU BILAN HYDRIQUE ET METHODOLOGIES DEMESURE OU DE DETERMINATIONAfin de mieux cerner le fonctionnement hydrologique des bassins versants de la Sarre et laBruche, pour analyser les évènements des crues sélectionnées et les abaques qui les présentent, il estnécessaire de définir certains termes hydrologiques que nous estimons nécessaire à cette- 18 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAcompréhension.Cette section contient des définitions de termes de base liés à l’analyse des évènements descrues, des méthodes pour estimer la relation qui existe pour l’analyse « pluie-débit ». ( Cf :[5] [3])1. Hydrogramme des cruesC’est la représentation de la variation des débits d’un cours d’eau en fonction du temps. Ilest obtenu grâce à des enregistreurs analogiques ou numériques appelés limnigraphes.L’hydrogramme est ainsi déduit du traitement du limnigramme correspondant, à l’aide de la courbed’étalonnage adéquate.Cette notion est associée à la variation du débit ou de la hauteur pendant une crue(hydrogramme de crue). Suivant la finalité recherchée, la conversion du débit en hauteur, ouinversement, se fait par l’intermédiaire d’une courbe de tarage qui prend en compte la morphologiedu lit de la rivière ou du cours d’eau.<strong>Figure</strong> 3 : Hydrogramme de crue(Source : http://echo.epfl.ch/e-drologie)2. Le pluviographeUn pluviographe est une représentation graphique de la hauteur de pluie cumulée enfonction du temps.Par conséquent, l’analyse « pluie-débit » consiste à étudier un épisode précipitant sur unbassin versant et à mesurer ses conséquences hydrologiques directes à l’exutoire. De ce fait pourdéterminer le temps de base de l’hydrogramme, il est nécessaire que la réaction hydrologique soitterminée.Cette relation est illustrée par le graphique suivant (<strong>Figure</strong> 4):- 19 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAEpisode précipitantt 0Pic simpleDébit généré par lapluie qui est limitéedans la barre verte.Fin de la réaction hydrologiqueDébut de la crue<strong>Figure</strong> 4 : Exemple de relation Pluie-débit sur le bassin versant de la Russ-WishesLa quantité de pluie précipitée se dissocie de différentes sortes selon la nature de la surfaceréceptrice : interceptée, évaporée, infiltrée, ruisselée. D’où la naissance des termes suivantes :a) Pluie netteElle est définie par la partie de l'averse qui atteint le cours d'eau par ruissellement. Sonvolume correspond au volume du ruissellement.b) Pluie efficaceou souterrain.C’est la fraction des précipitations génératrice d'écoulement immédiat ou différé, superficiel3. Episode et cruesPour ce qui est de l’épisode des crues, il est défini par la période qui s’étend du début despluies à la fin de la décrue. En pratique, cette décrue est supposée atteinte à la valeur du débit : Qmax Q0Q0 . 10 - Q 0 : débit initial (m 3 /s)- Q max : débit maximal atteint (m 3 /s)- 20 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADe ce fait, un épisode des crues peut contenir plusieurs pics successifs. (cf. : [3])Dans le cas où on a à faire face à des pics multiples, les critères d’analyses du premier pic et dusecond pic ne peuvent pas se faire de la même manière car la décrue de la première crue n’est pasterminée et influence le niveau du début de la montée de la seconde crue sans pourtant avoir lapossibilité de les séparer en deux épisodes.On parle de deux épisodes distincts si le niveau s’est à peu près stabilisé et il n’a pas plupendant 24h ou plus que le temps de concentration du bassin.Par définition, la notion des crues est définie par un pic à sa date d’occurrence. Elle estcaractérisée par une augmentation rapide et temporaire du débit d'un cours d'eau au-delà d'uncertain seuil.(Cf :[6])A la différence de celle de l’inondation, en fonction de l'importance des débits, une crue peutêtre contenue dans son lit mineur « crues », ou déborder dans son lit majeur. On parle alorsd'inondation.4. Le coefficient d’écoulement de surfaceLe coefficient d’écoulement de surface (coefficient de ruissellement) est défini comme étantle rapport entre le volume d’eau écoulée à l’exutoire et le volume d’eau précipitée sur le bassinversant.Le coefficient de ruissellement de la crue est défini par :LEECes = exprimé en pourcentage (%) (Équation 1)LEPTelles que : LEE : lame d’eau écoulée LEP : lame d’eau précipitée5. Les lames d’eau.a) Lame d’eau écouléeLa lame d’eau écoulée est le volume de l’hydrogramme de crue diminué du volume de base(volume écoulé avec le débit de base) et rapporté à la surface totale du bassin versant. Le résultatdonne une approximation de l’écoulement de surface et de l’écoulement hypodermique.On veille à correctement identifier l’épisode de pluie générateur de la crue que l’on isoledans la partie lame d’eau écoulée.- 21 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAEn pratique, elle correspond à l’intégration des débits entre l’hydrogramme en bleu foncé etle segment de droite bleu clair reliant le début et la fin de l’hydrogramme.La difficulté peut consister à isoler la pluie qui ne participe pas directement à la crue,typiquement des pluies faibles qui humidifient le bassin.Le début ne pose généralement pas de problème : c’est le début de la montée del’hydrogramme. Par contre où doit-on placer la date de fin ? Il n’y a pas de réponse définitive àcette question. Il existe des méthodes graphiques parfois complexes qui visent à limiter la part desubjectivité de l’analyse. On se limite ici à 2 méthodes simples qui n’ont pas la prétention d’être lesmeilleures.La première est inspirée de « L’hydrologie de l’ingénieur » de G. Réméniéras. Elle s’appuiesur le « fait » que la fin de l’écoulement direct (c.à.d. écoulement de surface + écoulementhypodermique) se traduit sur l’hydrogramme par une rupture de pente de la courbe de décrue. Enpratique, ce n’est pas toujours aussi évident.La seconde consiste à fixer la fin de la période de telle sorte que : (Cf :[3])Fin de décrue = Qmax Q0Q0 (Équation 2) 10 (Source : BDEH)Dans ce travail, selon le cas, nous allons adopter l’une ou l’autre des deux méthodes afin demieux placer la fin de la décrue.b) Lame d’eau précipitée génératrice du pic de crueElle est définie par le cumul de précipitation entre t 0 et le moment du pic de crue. C’est lapartie de la pluie qui est incluse à l’intérieur du segment vert (Cf. : <strong>Figure</strong> 46. Temps caractéristiquesa) Temps de concentration (Tc)Il se définit comme le maximum de durée nécessaire à une goutte d'eau pour parcourir lechemin hydrologique entre un point du bassin et l'exutoire de ce dernier.Il existe de nombreuses formules de calcul du temps de concentration qui prennent encompte les caractéristiques du bassin versant (pente, longueur, superficie, dénivelée), mais assezrarement les caractéristiques de la pluie ou de l’état initial d’humidité du sol. Elles ne permettentqu’une approche, puisqu’elles ne tiennent pas compte des hétérogénéités du bassin, de l’état du solau début du phénomène. Or, ces caractéristiques de la pluie ou du sol sont essentielles dans la- 22 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAgénération du ruissellement en lui-même et de son volume.Et comme la vitesse d’écoulement de l’eau dépend de son débit, le temps de concentrationn’est pas une caractéristique unique de représentativité de la réponse du bassin, et doit varier avecce débit, donc avec l’intensité des pluies antérieures [Laborde, 2000].Notre choix dans ce travail d’estimer le temps de concentration à deux fois le temps deréponseTc = 2 x Tr (Équation 3)repose sur l’hypothèse d’une pluie constante et uniforme comme le montre la <strong>Figure</strong> 5.Cette approche permet de faire une première approximation de la réalité qui est pluscomplexe, les caractéristiques de la pluie ou de l’état initial d’humidité du sol sont du moinsconsidérées. Aussi, l’existence de diversité de formules empiriques qui donnent éventuellement desécarts notables rend le choix difficile pour ce qui est de résultat à prendre en compte.Face à la relation qui existe entre la morphologie du bassin, l’allure du cheminement del’écoulement jusqu’à l’exutoire, la pluviométrie qui donne naissance à cette valeur caractéristique,nous jugeons que le fait de prendre Tc au double du Tr moyenne des événements des crues prises encompte caractérise au mieux cette valeur.<strong>Figure</strong> 5 : Temps de concentration Tc = 2 x Trb) Temps de réponse (Tr)Le temps de réponse est communément défini comme l’intervalle de temps qui sépare lecentre de gravité de la pluie nette de la pointe de crue.- 23 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAc) Temps initialLe temps initial est la différence entre le pic de crue et le temps de concentration.d) Temps de montéeLe temps de montée est le temps qui s’écoule entre le début de la montée rapide del’hydrogramme et le pic de crue.e) Temps de baseLe temps de base est défini comme l’intervalle de temps entre la fin de l’hydrogramme (findu ruissellement) et le début de la montée rapide de l’hydrogramme.f) Temps de récessionC’est le temps s’écoulant entre la pointe de l’hydrogramme et la fin du ruissellement, c'est-àdirela fin du ruissellement est atteinte quand le débit au niveau de l’hydrogramme atteint la valeur :Q0 Q max Q100g) Intensité maximumL’intensité maximum est l’intensité maximale atteinte pendant la pluie génératrice.Comme ce travail s’appuie sur l’analyse des évènements des crues et aboutit àl’établissement d’abaques, l’inventaire de ces termes nous permettront de faire référence par lasuite. La <strong>Figure</strong> 6 illustre et résume les termes qui sont définis précédemment.- 24 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATemps de récession<strong>Figure</strong> 6 : Hyétogramme et hydrogramme résultant d’un évènement pluie-débit(Source : http://echo.epfl.ch/e-drologie)II. PRESENTATION DU SITE D’ETUDESCette partie est consacrée à la présentation du terrain d’études, les situations géographiquesrespectives des deux bassins versants (La Sarre et la Bruche), les climats et occupations du sol afind’appuyer notre argumentation au niveau de troisième partie, analyse des évènements des crues.La vue générale de notre zone d’études se trouve sur le <strong>Figure</strong> 8, qui présente à la fois lebassin versant topographique et le bassin versant hydraulique du domaine de compétence du SPCRhin-Sarre.<strong>Figure</strong> 7 : Carte de Vigilance « crues » nationale(Source : http://www.vigicrues.ecologie.gouv.fr)- 25 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALa zone de compétence du SPC Rhin Sarre se trouve sur la partie en nuance grise de la carteci-dessus qui est agrandie sur la <strong>Figure</strong> 8 afin de mettre en évidence les cours d’eau et les reliefs dela zone d’études.Bassin versant :La SarreStation SarrebourgBassin versant : LaBrucheStation Wisches<strong>Figure</strong> 8 : Carte SPC Rhin-SarreAvant de commencer l’étude proprement dite, il est nécessaire de présenter les informationsconcernant les deux bassins versants au niveau des analyses des évènements des crues. Lestypologies des bassins versants peuvent venir d’un facteur naturel mais aussi de modificationsultérieures effectuées par l’humanité à des fins de nécessité pour la culture, l’élevage, le transport,ainsi que pour des aménagements industriels et du lotissement.- 26 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAA. LA SARREPrésentation générale du bassin versant de la Sarre avec les pluviométries et la station àSarrebourg (Cf. : <strong>Figure</strong> 9)STATIOND’ETUDES<strong>Figure</strong> 9 : Présentation du bassin versant de la Sarre et les pluviométries présentes(Source : SPC Rhin-Sarre)- 27 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA1. Situations géographiques du bassin versant de la Sarre[9] La montagne vosgienne constitue la limite est du bassin versant et culmine à près de1.000 mètres au Sud et aux environs de 600 mètres plus au nord. Elle est caractérisée par une fortepente et des vallées encaissées. A l’ouest, elle est limitée par le bassin de la Nied.La Sarre est un affluent important de la Moselle qui conflue avec celle-ci à l’amont deTrêves, enAllemagne. Seule la partie amont se situe en territoire français, le cours principal chevauchant leslimites des départements de la Moselle et du Bas-Rhin. Le bassin versant de la Sarre en territoireFrançais représente environ 3.800 km², dont 600 km² dans le Bas-Rhin.La Sarre trouve son origine à Hermelange par la réunion de la Sarre Rouge et de la SarreBlanche.De Hermelange à l’amont de Sarrebourg, la vallée est relativement étroite et le lit majeuratteint environ 400 m de largeur en moyenne. Le débit de la crue centennale est de 105 m 3 /s àl’entrée de Sarrebourg.2. Relief du bassin versant de la SarreEn amont, au niveau des sous bassins de la Sarre Blanche et de la Sarre rouge, le relief estaccentué jusqu’à Hermelange, confluent des deux Sarre, avec une hypsométrie assez régulièrementdécroissante entre 900 et 300 m.La pente du bassin élémentaire influence le ruissellement sur l’ensemble du bassin versant.Pour avoir un ordre d’idée de cette relation, le tableau de l’annexe 3 donne le coefficient deruissellement d’un terrain donné en fonction de sa pente et de l’occupation du sol. Dans ce travail,c’est par l’intermédiaire de l’outil d’analyse des crues et de vigilance SACHA (analyse graphiquepluie-débit) que nous avons pu déduire les coefficients de ruissellement pour chaque évènement.- 28 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPABASSIN VERSANT DE LA SARRERAPPORT DE SURFACE SELON L'ALTITUDESURFACE (Km2)18016014012010080604020064%16%10%5%3% 2%[305 - 405] [405 - 505] [505 - 605] [605 - 705] [705 - 805] [805 - 955]ALTITUDE (m)RAPPORT DE SURFACE (%)<strong>Figure</strong> 10 : Rapport de surface du bassin versant de la Sarre en fonction des tranches d’altitudesPar référence à la <strong>Figure</strong> 10, on déduit que le secteur montagneux (supérieur à 500 mètres),pour l’ensemble du bassin versant de la Sarre, ne présente qu’une très faible partie du bassin (20%).3. Occupation du sol du bassin versant de la SarreL’occupation des sols est principalement de type rural. Les enjeux apparaissent assezimportants à hauteur d’Imling, en raison de la présence d’une zone d’activité et d’habitationsexposées. Ils sont moins importants ailleurs.La majeure partie du bassin de la Sarre est occupée par des sols agricoles au sein desquelsles prairies occupent une grande place, et par des massifs forestiers d’importante extension (enparticulier dans la partie Sud et Est)Pour avoir une référence sur cette répartition, une carte d’occupation du sol du bassinversant de la Sarre est donnée à l’annexe (Cf : Annexe 5)4. Caractéristiques géologiques du bassin versant de la SarreDu point de vue hydrogéologique, les formations suivantes sont rencontrées sur le bassinversant de la Sarre, en fonction de leur réaction vis-à-vis des précipitations : des terrains perméables en petite proportion: alluvions et grès perméables ; des terrains semi-perméables : calcaires ; des terrains peu perméables : grès argileux, marnes, calcaires marneux ; des terrains imperméables : argiles, marnes, rhyolites.- 29 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALe bassin de la Sarre ne comporte que peu de terrains perméables (environ 15%), constituéspar de rares zones alluvionnaires (à l’aval de Sarrebourg). Cette imperméabilité des terrainsd’assiette de la Sarre et de ses affluents entraîne pour ceux-ci un régime irrégulier où les étiagesalternent avec les crues.5. Descriptive hydraulique du bassin versant de la SarreLa Sarre descend de l’altitude 677 à l’altitude 246 à la station de Sarrebourg, sur unparcours de 35 km seulement, soit une dénivellation de 12m/km). Cela explique la soudaineté descrues, compte tenu de l’abondance des précipitations sur le massif du Donon. Il est à noter que notrezone d’études s’arrête à la station hydrologique de Sarrebourg.De rivière montagneuse à régime torrentielle, la Sarre devient rapidement une rivière deplaine. D'une manière générale, la forme de la vallée de la Sarre s'apparente à un type V. Cetteforme étant plus marquée de l'amont de Hermelange à Sarre-Union. On constate plusieursrétrécissements du lit majeur de la Sarre, notamment à l'amont des grosses agglomérations commeSarrebourg, cette forme du bassin versant et la présence fréquente de ces rétrécissements sur sonparcours donne une sensibilité à l’hydrogramme de la Sarre.6. Caractéristiques climatiques du bassin versant de la SarreLe bassin versant de la Sarre s’inscrit dans un type de climat tempéré océanique à tendancecontinentale. Une forte amplitude thermique existe entre le maximum et le minimum detempérature ; les hivers sont rigoureux (autour de 0°C) et peuvent descendre jusqu’à – 15°C alorsque les étés sont chauds et peuvent atteindre 35°C en juillet, le mois plus chaud.En ce qui concerne les vents, ce sont les vents d’Ouest et surtout du Sud-ouest, c'est-à-direles vents atlantiques qui sont très nettement dominants, et apportent avec eux les pluies. Les ventsd’est et nord-est, plus fréquents que ceux du nord-ouest et du sud-est, sont des vents secs, froids enhiver, chauds en été.- 30 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAB. LA BRUCHELe bassin versant et la station d’études sont présentés dans la <strong>Figure</strong> 11 ci-dessous.STATIOND’ETUDES<strong>Figure</strong> 11 : Présentation du bassin versant de la Bruche et les pluviométries présentes(Source : SPC Rhin-Sarre)1. Situations géographiques du bassin versant de la BrucheLa Bruche prend sa source dans les Vosges, dans le département du Bas-Rhin, près de la commune deBourg-Bruche. Elle parcourt un linéaire d’environ 80 km avant de se jeter dans l’Ill en amont deStrasbourg. De la source jusqu’à la Station de Russ-Wishes où se trouve l’objet de notre étude, ellefait 37 km et descend de l’altitude 455m à l’altitude 205m, soit une dénivellation de 250 m2. Relief du bassin versant de la BrucheLe relief de la Bruche est à prédominance de moyenne montagne (205 à 800 m d'altitude), lahaute vallée se situe à la limite des Vosges gréseuses, au nord, et des Vosges cristallines, au sud.(cf. : <strong>Figure</strong> 11)- 31 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADes vallées secondaires assez encaissées, plus ou moins ramifiées, se convergent vers la vallée de laBruche.BASSIN VERSANT DE LA BRUCHERAPPORT DE SURFACE SELON L' ALTITUDESURFFACE ( Km2)12044%100806021%4014%10%206%3%0[205 - 555][555 - 655][655 - 755][755 - 855][855 - 955][955 - 1055]ALTITUDE (m)RAPPORT EN SURFACE (%)<strong>Figure</strong> 12 : Rapport de surface du bassin versant de la Bruche en fonction des tranchesd’altitudes.3. Occupation du sol du bassin versant de la BrucheCe territoire est occupé principalement par des forêts.4. Caractéristiques géologiques du bassin versant de la BrucheLe sous-sol de la basse vallée est constitué de matériaux relativement grossiers et poreux. LaBruche prend sa source dans des couches gréseuses. Elle parcourt ensuite des formations de granite,de calcaire-marne-gypse et d’argile. Elle conflue avec l’Ill dans des couches de sables.(Source : site d’INFOTERRE du BRGM)5. Descriptive hydraulique du bassin versant de la BrucheLa Bruche, prenant sa source dans les Vosges, est sous influence de ces dernières en termesde pluviométrie. C’est ainsi que les crues de la Bruche ont principalement lieu en hiver ou auprintemps. Son régime hydrologique est du type pluvio-nival.Le profil en long de la Bruche permet de conclure qu’à partir de la source jusqu’à Saulxures,le chemin de la rivière présente une forte pente d’une valeur de 1,8% sur une distance de 13km.Après, sur une distance de 24 km, la pente commence à diminuer jusqu’à Wisches pour avoir unevaleur de 0,9 %.6. Caractéristiques climatiques du bassin versant de la BrucheLe climat est de type pluvio-océanique et subit la limitation des précipitations due à la- 32 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAprésence du massif vosgien. Les crues de la Bruche ont fréquemment lieu en hiver et au printempsavec le cumul de pluie et la fonte de la neige.[9]Le contraste paysager et climatique est saisissant, entre la large vallée vosgienne encadrée desommets de 1.000 m, et la vaste plaine d'Alsace où débouche cette rivière à Mutzig. Au terme decette première partie, il se dégage que les deux bassins d’études présentent des caractéristiquesparticulièrement distinctes malgré leur proximité et que les pluviomètres considérés dans l’unpeuvent apparaitre également dans l’autre pour l’établissement de pluie de bassin.Pour mettre en exergue ces caractéristiques, voici un tableau récapitulatif de présentation desdeux zones d’études.Tableau 1 : Récapitulatif de présentation des deux zones d’étudesDESIGNATIONSBASSIN VERSANT DE LASARREBASSIN VERSANT DE L ABRUCHESurface (Km 2 ) 264 229Relief- Accentué [de la source (Sarre Rougeet Sarre Blanche) à Hermelange]- secteur montagneux > 500 m : 20%Moyenne montagne 75% (205 m à800m)Climat Tempéré océanique à tendancecontinentalePluvio-océaniqueVentsAtlantique Sud-ouest : forte apport despluiesVents et précipitations limitées par lesVosgesOccupation Sol Principalement rurale Principalement des forêtsPerméabilité Sol 15% 25%Régime hydraulique Irrégulier Pluvio-nivalCrues Soudaineté des crues Principalement en hiver ou printempsDénivellation431m (De la source à la station deSarrebourg)250m (De la source à la station deRuss-Wisches)Pente Forte : 1,2% - Forte : 1,8% (Source - Saulxures)- Faible : 0,9% (Saulxures – Russ-Wisches)Chemin hydraulique- Sarre Blanche 16 km- Sarre Rouge : 21 km- Hermelange à Sarrebourg : 14 km37 km (Source _ Russ-Wisches)- 33 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAprès la description des deux bassins versants de la Sarre et de la Bruche, cadre de notreétude, afin d’aboutir à l’analyse des événements des crues et à l’établissement de formule devigilance, la constitution des données historiques est une étape à réaliser selon leur disponibilité etleur pertinence vis-à-vis des analyses à effectuer ultérieurement. C’est l’objet de la deuxième partiede ce travail.- 34 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADEUXIEME PARTIE : CONSTITUTION D’UNE BASE DEDONNEES D’EVENEMENTS ET EXPLOITATION DE DONNEESDES DEUX BASSINS DE LA SARRE ET DE LA BRUCHE.I. LES DONNES DISPONIBLES POUR LE CALCUL DES PLUIES DESBASSINSA. LES DONNEES JOURNALIERES ET HORAIRES DE PRECIPITATIONPour la collecte des données, il existe plusieurs types de stations de pluviomètres quipeuvent être classés en 6 grands groupes, numérotés de 0 à 5. (cf. : [16])Tableau 2 : Types de stationTYPE DESTATIONDEFINITION ET DISPONIBILITE DES DONNEES0 Station professionnelle avec observation humaine, sur place, de temps sensibleDonnées horaires disponibles à partir de H+1.Données quotidiennes disponibles à partir du lendemain 8h00.1 Station avec observation humaine, non professionnelle ou à distance, de tempssensibleDonnées horaires disponibles à partir de H+1.Données quotidiennes disponibles à partir du lendemain 8h00.2 Station automatique temps réel = transmission quotidienne des donnéesDonnées horaires et quotidiennes disponibles à partir du lendemain 8h00.3 Station automatique temps différé = transmission et exploitation différéesDonnées horaires et quotidiennes disponibles au plus tôt 45 jours après la fin dumois en cours.4 Station manuelleAucune donnée horaire n’est disponibleDonnées quotidiennes disponibles au plus tôt 45 jours après la fin du mois encours.5 Station automatique ou poste à interrogation occasionnelleLa disponibilité des données est variable.Les données que nous avons exploitées pour l’établissement des évènements des crues sontconstituées:- 35 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA des données des pluviomètres horaires à pas de temps horaire et cumul journalier (TypeT2) ; des données des pluviomètres journaliers (Type T4) ; des données des stations hydrométriques à pas de temps horaire ; des courbes de tarage valable au niveau de chaque station.Ainsi, en premier lieu, le croisement entre les cumuls journaliers des pluviomètres horaires d’uncôté, et les données journalières des pluviomètres journaliers considérés sur chaque bassin versantétudié de l’autre, nous a permis de déterminer la pluie bassin pour chaque bassin versant.En second lieu, l’utilisation de ces pluies de bassin, résultat du calcul antérieur, nous a amené àdonner un poids aux pluviomètres horaires.Par la suite, ces poids attribués aux pluviomètres horaires, avec les données horaires des stationshydrométriques et ses courbes de tarage, nous ont servi de base à l’utilisation de l’outil de vigilanceet d’analyse des crues SACHA.Pour ce faire, des périodes d’études ont été définies, en fonction de la disponibilité des donnéesde pluviométrie et d’hydrométrie, ainsi que de leur continuité. Cette continuité des données estindispensable dans la mesure où dans ce travail on fait l’analyse à partir de la relation pluie-débit.Afin de mettre en exergue l’enchaînement de l’analyse des évènements des crues, il convient toutd’abord de décrire la méthode à partir de laquelle nous avons pu aboutir aux résultats de la pluie debassin.B. ESTIMATION DE LA PLUIE DE BASSINL’estimation des pluies de bassin pour les deux bassins versants a été effectuée en fonctiondes données journalières et horaires disponibles dans la base des données du service, etéventuellement complétées des données issues de l’extraction directe de la climathèque.Pour commencer, des périodes d’études sont définies pour les deux bassins versants(Cf. : Tableau 3, Tableau 4)L’étendue de la période d’études pour la Sarre est de 10 ans et 4 mois, c'est-à-dire de Janvier1997 à Avril 2008. Les données après avril 2008 ne sont pas encore fiables car non encoreexpertisées par la météo France et sont écartées de notre plage d’études.- 36 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 3 : Période d’études sur le bassin versant de la SarreDatesStationLimnimétrique Pluviomètres T4 Pluviomètres T2SarrebourgGondrexange57253001Nitting man57509001St Quirin57623001Sarrebourg57630001Dabo rosskopf57163002Luvigny88277001Grandfontaine67165003Nitting sapc57509002Danne et 4Vents57168001Wangenbourg67122001Altitudes 205 m 264 m 270 m 305 m 310 m 455 m 455 m 730 m 266 m 377 m 465 m199719981999200020012002200320042005200620072008jusqu'au31/05/2005à partir du01/02/2005- 37 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 4 : Période d’études sur le bassin versant de la BrucheStationLimnimétrique Pluviomètres T4 Pluviomètres T2Russ WischesLe Howald67210001Saales167421001Saales267421004Waldersbach67513001DatesAltitudes 205 m 775 m 630 m 551 m 1069 m 289 m 515 m 455 m 380 m 595 m 380 m 1065 m 590 mRuss 7420001Grandfontaine67165003Luvigny88277001Rothau67414001le Howald67210002Rothau sa67414001Belmont67027001Ban de sapt880330021990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008jusqu'au 30/09/2003à partir du01/09/2003jusqu'au 31/08/2002à partir du01/08/2003jusqu'au 31/05/2005à partir du01/02/2005jusqu'au 30/11/1997à partir du 01/05/1990du 1/1/1998au31/12/1999Début 1/07/2006fin le 26/12/2008à partir du01/10/2004- 38 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPour la Bruche, l’étude est réalisée de janvier 1990 à avril 2008. Une grande partie desdonnées des pluviomètres horaires de type T2 ne sont pas disponibles à l’exception de celles deHowald. De même, pour les pluviomètres journaliers, cette remarque est valable. Malgré l’absencede ces données, la répartition spatiale des pluviomètres permet de calculer la pluie de bassin.1. Détermination de la pluie de bassin sur le bassin versant de la SarreAvec les données constituées pour la Sarre, la pluie de bassin est évaluée par la moyennearithmétique donnée par la formule (C.f: Équation 4 )Équation 4PLUIE DE BASSIN B.V LA SARRE = MOYENNE [moyenne (Pj Grodrexange , PjNitting man , Pj Sarrebourg , Pj Nitting Sapc) ; ( Pj Saint-Quirin ) ; moyenne ( Pj Grandfontaine , PjLuvigny ) + moyenne ( Pj Dabo-Rosskopf , Pj Wangenbourg )]a) Principe de l’estimationEtant donné qu’on ne dispose pas suffisamment de pluviomètres horaires sur le bassin, ils’agit dans cette formule de mettre en exergue la répartition spatiale de la pluie sur l’ensemble del’évènement, en utilisant toutes les données pluviométriques disponibles (Type T2 à cumuljournalier et type T4) qui se trouvent à l’intérieur et éventuellement à l’extérieur du bassin versant.Le principe se fonde sur la constitution des sous-groupes de pluviomètres en fonction de sesemplacements géographiques et de ses pertinences par rapport à la génération des crues au niveaude l’exutoire « Sarrebourg » pour la Sarre et de Russ-Wisches pour la Bruche.b) Moyenne mensuelle interannuelle des précipitations pour les pluviomètresconsidérés sur la SarreEn faisant la moyenne des pluviométres mensuels pour chaque année, une première évaluationde la conformité de pluie de bassin calculée par la formule précédente peut être déduite. Les résultatssont présentés dans le tableau suivant et reportés sur des graphiques pour l’analyse.- 39 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 5 : Moyenne de précipitations mensuelles interannuelles des pluviomètres pris en compte pour la SarrePluviomètres T4Pluviomètres T2MOISGondrexange57253001Nitting man57509001St Quirin57623001Sarrebourg57630001Dabo Rosskopf57163002Luvigny88277001GrandfontaineMF 67165003Nitting sapc57509002Danne et 4Altitude 264 m 270 m 305 m 310 m 455 m 455 m 730 m 266 m 377 m 465 mMoyenne inter- annuelle de précipitation (mm)Vents57168001Wangenbourg67122001PluiedebassinJanvier 2.55 2.70 2.60 4.13 3.45 4.25 2.08 2.09 3.15 2.90Février 3.01 3.30 3.52 3.56 4.81 4.22 5.01 2.51 2.58 4.06 3.80Mars 2.60 2.86 3.25 3.23 4.23 4.92 4.70 2.36 2.38 3.58 3.60Avril 2.22 2.25 2.68 2.72 3.22 3.24 3.57 1.76 1.98 2.68 2.82Mai 2.66 2.83 3.46 3.45 3.85 4.42 4.31 1.22 2.41 3.17 3.35Juin 2.11 2.54 2.72 2.74 2.73 3.16 3.49 1.78 2.02 2.43 2.76Juillet 2.72 2.98 3.46 3.60 3.28 3.55 4.22 2.47 2.58 2.92 3.26Août 2.63 2.94 3.14 3.12 3.50 4.24 3.51 2.40 2.65 2.89 3.13Septembre 2.85 3.38 3.58 3.56 3.70 3.75 4.21 2.60 2.58 3.05 3.45Octobre 3.05 3.54 3.73 3.77 4.33 3.44 4.53 2.02 3.09 3.66 3.65Novembre 2.68 2.91 3.37 3.49 4.17 2.91 4.60 2.10 2.22 3.34 3.45Décembre 3.06 3.19 3.49 3.47 4.56 3.65 4.85 1.74 2.52 3.67 3.48- 40 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALa reproduction des valeurs de ce tableau permettra de tirer des conclusions sur les pluies debassin calculées.La répartition de saison hydrologique se présente comme suit : Eté : Juin, juillet, août Hiver : Octobre jusqu’en Mars Transition : Avril, mai, septembrePRECIPITATION(m m)6Bassin Versant : La SarreMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres journaliers543210JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuinJuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembreMOISGondrexange 57253001 Nitting man 57509001 St Quirin 57623001Sarrebourg 57630001 Dabo Rosskopf 57163002 Luvigny 88277001Grandfontaine MF 67165003 Pluie de bassin<strong>Figure</strong> 13 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres journaliers de la SarreIl se dégage que pour les pluviomètres journaliers, Grandfontaine MF, Dabo Rosskopf etLuvigny présentent une forte influence sur l’évaluation de pluie de bassin. Pour Luvigny,l’irrégularité de son allure par rapport aux deux autres est due au fait que la moyenne est réaliséependant une courte durée, à partir de 2005. Son insertion avec Grandfontaine MF permet de corrigercette irrégularité.Cette présentation montre également que les pluviomètres de plaines reçoivent moins deprécipitation par rapport aux pluviomètres d’altitude.Pour les pluviomètres horaires, on a la présentation suivante :- 41 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPABassin Versant : La SarreMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres horairesPRECIPITATION(mm)5443322110JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuinJuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembreMOISNitting sapc 57509002 Danne et 4 Vents 57168001 Wangenbourg 67122001 Pluie de bassin<strong>Figure</strong> 14 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres horaires de la SarreSur les trois pluviomètres horaires, seul celui de Nitting Sapc se trouve à l’intérieur dubassin versant à une basse altitude de 266 m, De nouveau, cette disproportion de rapport entre lespluviomètres de plaine et de montagne se confirme.Vu la portion de la pluie de bassin par rapport aux 3 pluviomètres, il semble que lapluviométrie de Wangenbourg (Altitude 465 m) se rapproche au mieux des valeurs des pluiesmoyennes mensuelles interannuelles de bassin. Cette tendance peut être due au fait que son altitudeest plus représentative du bassin versant. En effet, 80% (cf. : <strong>Figure</strong> 10) du bassin versant se trouveà une altitude inferieure à 505 m.Par la suite, en fonction de l’altitude des pluviomètres, voici deux représentationsgraphiques montrant cette influence des pluviométries en fonction de l’altitude.Bassin Versant : La SarreMoyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres journaliersPRECIPITATION(mm)65455 m455 m730 m310 m4264 m270 m305 m3210Gondrexange57253001Nitting man57509001St Quirin 57623001Sarrebourg57630001Dabo Rosskopf57163002Luvigny 88277001Grandfontaine MF67165003Pluie de bassinPLUVIOMÈTRESJanvier Février Mars Avril Mai JuinJuillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre<strong>Figure</strong> 15 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres journaliers de la Sarre- 42 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAEn arrangeant les pluviomètres journaliers par ordre croissant d’altitude, le résultat deprésentation graphique de ces moyennes mensuelles interannuelles est manifestement probant. Lareprésentation graphique des données des pluviomètres horaires permet d’avoir les résultatssuivants :Bassin Versant : La SarreMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres horairesPRECIPITATION(mm)544465 m33266 m377 m22110Nitting sapc 57509002Danne et 4 Vents57168001Wangenbourg67122001Pluie de bassinPLUVIOMÈTRESJanvier Février Mars Avril Mai JuinJuillet Août Septembre Octobre Novembre Décembre<strong>Figure</strong> 16 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la SarrePar déduction de ce graphique, entre Wangenbourg et Danne et 4 vents, le pluviomètre deWangenbourg possède un grand poids pour la constitution de la pluie génératrice qu’on vadéterminer ultérieurement à l’aide du solveur d’Excel.En conclusion, la composition de la formule pour la détermination de la pluie de bassin faitintervenir la localisation géographique et apporte au mieux un ajustement pour les pluviomètreshoraires qui ne sont pas suffisants pour produire la pluie de bassin de la Sarre.2. Détermination de pluie de bassin sur le bassin versant de la BruchePour la Bruche, on a établi la formule suivante:Équation 5 :PLUIE DE BASSIN B.V LA BRUCHE = MOYENNE [moyenne (Pj Grandfontaine, PjLuvigny, Pj Russ, Pj Rothau01, Pj Rothau S.a) ; moyenne (Pj Saales1, Saales2, Ban de Sapt) ;moyenne (Pj Howald1, Pj Howald2, PjWaldersbach, Pj Belmont)]La formule ci-dessus a été adoptée compte tenu des disponibilités de données despluviomètres horaires. De la même manière que pour la méthode de calcul utilisée pour la Sarre, dessous-groupes sont formés en fonction des positions géographiques.- 43 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAa) Principe de l’estimationL’estimation de pluie moyenne pour la Bruche suit le même principe que celle de la Sarre.On a essayé de faire la moyenne entre les pluviomètres horaires et journaliers afin d’ajuster lesdonnées des pluviomètres horaires, mais aussi pour avoir une pluie de bassin plus homogène etreflétant au mieux la pluie de bassin. A la différence de la Sarre, le relief de la Bruche montre unevariabilité constante de l’amont vers l’aval en terme de rapport de surface ( C.f : <strong>Figure</strong> 12)b) Moyennes mensuelles interannuelles des précipitations pour les pluviomètresconsidérés sur la BrucheEn calculant les moyennes mensuelles interannuelles pour chaque pluviomètre considérépour la Bruche, on obtient les résultats qui figurent dans le tableau suivant :- 44 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 6 : Moyenne de précipitation mensuelle interannuelle des pluviomètres prisent en compte pour la BrucheMOISPluviomètres T4Pluviomètres T2PLUIERuss67420001Rothau67414001Luvigny88277001Grandfontaine 67165003Saales267421004Saales167421001Le Howald67210001Waldersbach67513001Rothau sa67414001Ban de sapt88033002le Howald67210002Belmont67027001DEBASSINMoyenne interannuelle de précipitation (mm)ALTITUDE 289 m 380 m 455 m 515 m 551 m 630 m 755 m 1069 m 380 m 590 m 595 m 1065 mJanvier 4.60 4.13 3.45 4.30 5.22 3.89 3.62 3.62 4.11 2.12 3.70 6.70 3.99Février 3.68 5.20 4.22 5.10 4.11 4.85 4.15 4.44 4.68 2.52 3.56 3.37 4.51Mars 3.75 3.87 4.92 4.10 4.12 3.86 3.44 3.49 4.31 3.30 3.32 5.69 3.82Avril 2.59 2.46 3.24 3.44 3.36 3.18 2.48 2.90 4.10 3.18 2.55 2.55 3.01Mai 3.91 3.38 4.42 4.13 5.33 3.33 3.50 2.44 2.26 3.91 3.02 4.81 3.63Juin 2.83 3.79 3.16 3.73 2.66 3.77 2.88 4.90 3.56 3.45 2.90 5.34 3.43Juillet 3.06 2.99 3.55 4.37 3.74 3.71 2.92 4.04 2.47 2.87 2.82 3.08 3.48Août 3.69 2.14 4.24 3.26 4.98 2.88 2.64 2.36 2.99 4.01 2.58 5.74 3.09Septembre 2.86 3.54 3.75 4.30 2.99 3.87 3.12 4.54 4.09 4.30 3.00 4.58 3.65Octobre 4.13 3.81 3.44 5.03 4.23 4.41 4.07 4.53 7.04 3.43 3.81 4.40 4.30Novembre 2.89 5.29 2.91 5.55 3.15 5.11 3.95 5.22 2.57 1.86 3.74 4.45 4.35Décembre 3.80 6.02 3.65 5.71 3.80 5.39 4.22 6.12 5.46 2.45 4.00 3.74 4.72- 45 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPour interpréter ce Tableau 6, 4 figures ont été réalisées :Bassin versant : La BrucheMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres journaliersPRECIPITATION(mm)76543210JanvierFévrierMarsAvrilMaiJuinJuilletAoûtSeptembreOctobreNovembreDécembreMOISRuss 67420001 Rothau 67414001 Luvigny 88277001Grandfontaine 67165003 Saales2 67421004 Saales1 67421001Le Howald 67210001 Waldersbach 67513001 PLUIE DE BASSIN<strong>Figure</strong> 17 : Moyenne mensuelle interannuelle des pluviomètres journaliers de la BrucheIl se dégage de l’analyse de cette figure que pour les pluviomètres dont on ne dispose pasd’une large plage d’études, les moyennes sont surélevées. De ce fait, ces valeurs ont été assembléesavec celles des pluviomètres sur lesquels on dispose des données plus continues dans la formule.D’où l’importance de la moyenne des moyennes pour la formule établie.Pour les pluviomètres horaires, la remarque est identique. Par la suite, selon l’emplacementdes pluviomètres, en hauteur ou en plaine, cela génère une différence de précipitation commeindiquée sur <strong>Figure</strong> 18.PRECIPITATION(mm)6Bassin Versant : La BrucheMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluiomètres horaires5380 m595 m1065 m4590 m3210Rothau sa67414001Ban de sapt88033002le Howald67210002PLUVIOMÈTRESBelmont67027001PLUIE DEBASSINJanvier Février Mars Avril Mai Juin JuilletAoût Septembre Octobre Novembre Décembre<strong>Figure</strong> 18 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la Bruche- 46 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADans ce groupe de pluviomètres horaires, celui de Howald possède la chronique complètesur la durée d’études. Pour les trois autres, les données ont été groupées avec celles d’autrespluviomètres dont les chroniques disponibles sont assez larges.Par la suite, selon l’emplacement des pluviomètres, en hauteur ou en plaine, cela génère unedifférence de précipitation comme indiqué sur les deux figures ci-après.Bassin Versant : La BrucheMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres journaliersPRECIPITATION(mm)76289 m380 m455 m515 m551 m630 m755 m1069 m543210Russ67420001Rothau67414001Luvigny88277001Grandfontaine67165003Saales267421004PLUVIOMÈTRESSaales167421001Le Howald67210001Waldersbach67513001Janvier Février Mars Avril Mai Juin JuilletAoût Septembre Octobre Novembre Décembre<strong>Figure</strong> 19 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres journaliers de la BrucheBien que Howald (67210001) se trouve en altitude (755 m), sa moyenne reste en général endessous de celle des autres. Ceci peut s’expliquer par l’étendue de sa chronique disponible, maisaussi, elle se trouve dans l’autre versant de la montagne et la dynamique climatologique peut jouerun rôle sur cette tendance. Cette remarque est également valable pour les pluviomètres horaires(C.f : <strong>Figure</strong> 20)Bassin Versant : La BrucheMoyenne mensuelle inter-annuelle des pluviomètres horairesPRECIPITATION(mm)65380 m595 m1065 m4590 m3210Rothau sa67414001Ban de sapt88033002le Howald67210002PLUVIOMÈTRESBelmont67027001PLUIE DEBASSINJanvier Février Mars Avril Mai Juin JuilletAoût Septembre Octobre Novembre Décembre<strong>Figure</strong> 20 : Influence de l’altitude sur les pluviomètres horaires de la Bruche- 47 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPACes analyses au niveau des pluviomètres (horaires et journaliers) permettent de conclure quele calcul doit prendre en compte l’altitude et la durée de la chronique des données disponibles. Lerésultat de ces analyses va permettre d’évaluer au mieux la pondération des pluviomètres horaires.3. Pondération des pluviomètres horairesLes pluies de bassin calculées dans ce travail sont estimées pour l’ensemble des cumuls horairesdes pluviomètres horaires et les données des pluviomètres journaliers présents sur le bassin versant. Cesconsidérations sont en fonction de leurs dispositions géographiques. Ce qui a été décrit dans leparagraphe I.B.Ensuite pour trouver les pondérations affectées aux pluviomètres horaires qui vont servir dedonnées d’initialisation de l’outil d’aide à la prévision et vigilance crues Sacha, des calculs parl’intermédiaire de l’outil solveur d’Excel ont été réalisés.Pour ce faire, des sélections d’évènements des crues parmi les évènements pluvieux sontréalisées. Les choix sont faits pour des pluies de bassin supérieures à 20 mm. On est parti de la date deces pluies de bassin pour repérer les dates des pics des crues (jour j) des évènements historique dansSACHA.Voici le tableau de synthèse de ce calcul : (Cf. : Tableau 7):- 48 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 7 : Principe de détermination des coefficients de pondération des pluviomètres horairesPluviomètrePluviomètrePluie dehoraire 1 a1 horaire 2 a2Ecart Rapportbassin(P.H 1)(P.H 2)(P.Bc - P.C)² (P.C / P.Bc)Date J-2 J-1 JJ-2 J-1 JJ-2 J-1 JPluieJ/M/A mmCumul P.B(P.Bc) mm Cumul P.H1 mm Cumul P.H2calculée(P.C)Jour JEvènementsi x-2 x-1 x x-2+x-1+x = P.Bc y-2 y-1 y y-2+y-1+y = B z-2 z-1 z z-2+z-1+z = C B * a1 + C * a2 (P.Bc - P.C)² RiEvènementsnSomme Ecart (P.C- P.B)² = SSRn- 49 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPALe nombre des pluviomètres horaires peut varier selon la disponibilité des données, et ondonne ainsi différents jeux de coefficients.La ligne varie de i à n selon les nombres d’échantillon d’évènements.Le jour J est le jour du pic.a1 et a2 sont les deux coefficients de pondération dans le cas où on n’a que 2 pluviomètres horaires.Dans ce travail on s’est limité à une marge d’erreur de 25%. Cette marge est indiquée par lerapport P.C/P.Bc.Les jeux de coefficients sont :a) Combinaison des Coefficients pour la SarreTableau 8 : Coefficients correctifs des pluviomètres horaires pour la Sarre1) Danne et 4 Vents 0.922) Danne et 4 Vents 0.29 Wangenbourg 0.783) Danne et 4 Vents 0.10 Wangenbourg 0.57 Nitting SAPC 0.32Afin de vérifier la corrélation entre les pluies de bassins initiales et les pluies de bassinscalculées issues de ces pondérations :b) Combinaison des coefficients pour la BrucheTableau 9 : Coefficients correctifs des pluviomètres horaires pour la Bruche1) Le Howald 1.052) Le Howald 0.57 Rothau Sa 0.513) Le Howald 0.62 Ban de Sapt 0.604) Le Howald 0.32 Ban de Sapt 0.37 Belmont 0.30Il est à noter qu’à la phase intermédiaire de détermination de ces coefficients, des tris desévènements ont été effectués, en écartant les événements dont le rapport entre la pluie de bassininitiale et la pluie de bassin calculée ne se trouve pas entre 0,75 et 1,25. Soit une tolérance de ±25 %. Et avec les restes, on fait tourner à nouveau le solveur pour ajuster les coefficients.- 50 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAVoici un tableau récapitulant cette seconde phase de trie après celle dont la pluie de bassinest supérieure à 20 mm.Tableau 10 : Effectifs des évènements d’étudesNombre évènements Pluies de bassin >20mmEvènements mist àl’écartEvènementsd’analysesLa Sarre 105 19 86La Bruche 104 24 80II. EXTRACTION DES VALEURS CARACTERISTIQUES DE LA RELATIONPLUIE-DEBIT DANS SACHACes coefficients de pondération (coefficients correctifs) sont utilisés dans l’outil de prévisionSacha afin qu’une reproduction de la relation entre la pluie et le débit soit effectuée. Dans cetteoptique, des valeurs caractéristiques pour chaque évènement des crues sont notées et enregistrées.Les résultats sont donnés à l’Annexe 9 pour la Sarre et l’Annexe 10 pour la Bruche.On note que la base de données de Sacha contient des valeurs de hauteurs, débits, et pluiesau pas de temps horaire.L’outil utilise également des courbes de tarage liées aux stations hydrométriques pourgénérer une chronique de débits à partir des hauteurs (ou inversement) et pour afficher dansdifférents graphiques la hauteur correspondant à un débit (ou inversement). Ces bases de donnéesdes courbes de tarage sont stockées dans une autre base appelée « BAREME » qu’il faut déclarersur l’interface de l’outil. Voici ci-dessous un tableau type pour enregistrer les caractéristiques dechaque évènement :- 51 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 11 : Tableau type d’enregistrement des caractéristiques des cruesPICSSaison Date Heure Pluie génératrice Durée H(in) Hmax Qin Qmax LEE/LEP Tréponse I max HumiditéH/T/E J/M/A H mm H cm cm m3 m3 % heure mm/h %(Jour J.Hpics)Jour J- (Tc)Evènements iSacha Sacha Sacha Sacha Sacha Sacha Sacha Sacha Sacha SachaSIMEvènements n- 52 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAA partir de cette étape de visualisation et d’analyse préliminaire des crues sur Sacha, la pluiegénératrice se différencie de la pluie de bassin calculée auparavant en terme de pas de temps parceque les pluies génératrices issues de Sacha se calculent à pas de temps horaire tandis que pour lapluie de bassin, c’est à pas temps journalier.Pour l’établissement des abaques, nous avons commencé par la réalisation des abaquessimples (relation pluie-débit). Ensuite, des analyses critiques ont été effectuées au niveau de ceux-cipour voir si la prise en compte des valeurs de l’humidité du sol permettra-t-elle peut-être de mieuxappréhender l’apparition des évènements des crues en termes de prévision ? Ceci pour dire que lebassin versant réagit différemment selon des paramètres que nous essaierons de tester pendantl’élaboration des abaques afin d’en tirer de conclusion. C’est le thème que nous allons aborder dansla troisième partie de ce travail : essayer d’intégrer l’humidité du sol afin de trouver des corrélationsentre ce paramètre et les crues pour la réalisation d’un abaque de Vigilance..- 53 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATROISIEME PARTIE : CONSTRUCTION DES ABAQUES D’AIDEA LA VIGILANCEI. PARAMETRES ET VARIABLES UTILISES POUR LA REALISATION DEL’ABAQUEA. DONNEES SIML’objectif d’un abaque de vigilance est d’aboutir à une réalisation graphique simple permettantaux prévisionnistes de qualifier rapidement le niveau de risque. L’abaque leur permet de caractériser leniveau de vigilance prévisible en acquérant : les valeurs de l’humidité qui sont disponibles tous les matins à 6 heures TU par lemodèle SIM de Météo- France; les prévisions de précipitations sur 24 heures (bulletin prévisionnel de Météo-France).Les données SIM caractérisent l’état d’humidité du sol. Il s’agit d’un outil hydrométéorologiqueutilisé pour estimer les bilans de surface spatialisés sur une France discrétisée en mailles régulières de 8km de côté. Il fournit entre autres une valeur HU2 représentative de l’humidité du sol. La chaine SIMest composée de 3 modules (C .f :[3][13]) : SAFRAN : le schéma d’analyse permet d’interpoler sur la grille d’ISBA 8 paramètresmétéorologiques au pas de temps horaire (température et humidité à 2 mètres, vent à 10mètres, rayonnements infrarouge et visible, précipitations liquides et solides, nébulosité).Les paramètres atmosphériques restitués par safran viennent ensuite forcer le schéma desurface ISBA. ISBA : calcule les bilans d’eau, les bilans d’énergie et l’évolution du manteau neigeuxdes massifs montagneux au pas de temps de 5 minutes. MODCOU : c’est le modèle hydrologique qui estime à partir des lames d’eau ruisselléeset infiltrées fournies par ISBA les débits aux rivières et l’évolution des nappes.Les données sont disponibles depuis 1981.Pour chaque maille, des valeurs indicatives sont fournies par Météo France dont voici:Q0quintile 0 (min)Q20 quintile 20%Q40 quintile 40%Q60 quintile 60%Q80 quintile 80%Q100quintile 100% (max)d2 (en m) profondeur de la couche 2 (racinaire)d3 (en m) profondeur de la couche 2 (racinaire) + profondeur de la couche 3- 54 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA(profonde)altitude (en m) altitude moyenne de la mailleLambert lat coordonnée LambertLambert lon coordonnée LambertCLAY fraction d'argile (0.18 = 18% )SAND fraction de sablecontenu en eau du sol au point de flétrissement (en m3 d'eau par m3 deWiltsol)contenu en eau du sol à la capacité au champ (en m3 d'eau par m3 deWfcsol)contenu en eau du sol au point de flétrissement (en m3 d'eau par m3 deWsatsol)<strong>Figure</strong> 21 : Données de référence disponibles par maille SIM (8 km x 8 km)(Cf : [10][11])Pour les deux bassins versants étudiés, nous avons les données de référence des mailles SIMdans le Tableau 12 et le Tableau 13Tableau 12 : Données de référence des mailles SIM sur le bassin versant de la SarreListedespixels Q0 Q20 Q40 Q60 Q80 Q100d2(en m) d3 (en m)Altitude(en m) CLAY SAND Wilt Wfc Wsat7252 53 59 65 69 73 83 1.512 2.037 286 0.44 0.27 25 33 477253 51 57 64 68 72 82 1.647 2.302 297 0.4 0.31 23 32 467079 51 57 63 68 71 81 1.419 1.921 283 0.41 0.28 24 33 467080 51 57 63 68 72 82 1.619 2.254 273 0.41 0.3 24 33 467254 38 47 54 57 60 71 1.88 2.767 321 0.2 0.52 17 25 447255 31 40 45 48 50 60 1.942 2.892 394 0.12 0.62 13 21 437429 34 44 47 49 50 60 2 3 587 0.12 0.62 13 21 437430 34 44 47 49 50 59 1.844 2.676 604 0.12 0.62 13 21 437603 33 44 47 49 50 59 1.861 2.759 622 0.12 0.62 13 21 437602 34 44 47 49 50 59 1.984 2.969 557 0.12 0.63 13 21 437428 32 42 46 48 50 60 2 3 402 0.12 0.62 13 21 437427 33 43 48 52 54 64 1.977 2.953 334 0.15 0.58 14 23 43- 55 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 13 : Données de référence des mailles SIM sur le bassin versant de la BrucheListedesd2Altitudepixels Q0 Q20 Q40 Q60 Q80 Q100 (en m) d3 (en m) (en m) CLAY SAND Wilt Wfc Wsat7603 33 44 47 49 50 59 1.861 2.759 622 0.12 0.62 13 21 437604 32 42 46 49 50 60 1.846 2.711 417 0.12 0.61 13 21 437778 33 45 47 48 50 62 1.966 2.939 801 0.12 0.63 13 21 437952 32 43 46 48 50 59 1.824 2.658 604 0.12 0.63 13 21 437951 30 41 45 47 49 59 1.888 2.783 576 0.11 0.66 12 21 427950 30 42 46 48 50 60 1.836 2.694 620 0.11 0.67 12 21 427776 30 42 45 46 48 58 1.908 2.824 685 0.09 0.74 11 19 417777 32 43 46 48 50 59 1.862 2.762 546 0.12 0.62 13 21 431. Méthode de détermination du SIM moyen pondéréDans ce travail l’approche adoptée pour représenter l’humidité du sol à partir des valeurs SIMest l’utilisation des quintiles de référence de chaque maille donnés par la formule :2. FormulationHU.référenceSIM Q( Q Q1000)0 Équation 6Ce rapport permet d’obtenir un pourcentage d’humidité du sol pour chaque maille tel qu’estdéfini selon le résultat par : 0% si le sol est plus sec ; 50% pour le sol normal ; 100% pour le sol plus humide.Comme chaque maille présente un rapport en pourcentage pour l’ensemble du bassin versant(c.f :Annexe 7 et Annexe 8), le SIM pondéré moyen est obtenu par la somme des produits deproportion de surface à sa valeur d’humidité de référence pour chaque maille.HU . pondéré.moyen ( surface i(%) xSIM maille)Équation 7maillePour la Sarre et la Bruche ces rapports de surface sont donnés respectivement dans leTableau 14 et le Tableau 15- 56 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 14 : Répartition des mailles SIM sur le bassin versant de la SarreSurface surcarte duB.V de laMaille Sarre(Km²) Proportion7252 3.12 1.2%7253 50.9 19.2%7079 13.82 5.2%7080 14.66 5.5%7254 49.13 18.5%7255 9.54 3.6%7429 53.78 20.3%7430 0.84 0.3%7603 11.24 4.2%7602 2.18 0.8%7428 51.5 19.4%7427 4.38 1.7%Totaux 265.09 100%Tableau 15 : Répartition des mailles SIM sur le bassin versant de la BrucheSurface surcarte du B.VMaille de la Bruche Proportion7603 24.25 10.5%7604 24.5 10.6%7778 53.2 23%7952 12.35 5.3%7951 53.1 22.9%7950 1.95 0.8%7776 2 0.9%7777 60.3 26%Totaux 231.65 100%Il est à noter qu’il existe 3 indices SIM fonction de la couche de sol considérée et un indiceSIM globale sur l’ensemble de la maille, indépendant de la profondeur considérée (Cf : [13]). HU1 : représente la couche supérieure ; elle réagit instantanément à la pluie car elle- 57 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAse sature très vite ; HU2 : désigne l’humidité de la couche racinaire ; cette deuxième couche se trouve àune profondeur de 1m jusqu’à 2m ; HU3 : représente l’humidité de la couche profonde, son humidité croit lentement.Pour l’évaluation du risque hydrologique lié à l’humidité des sols, HU2 et l’humiditéglobale semblent beaucoup plus adaptées.B. DETERMINATION DES TEMPS DE CONCENTRATION POUR LES DEUXBASSINSAprès avoir obtenu les renseignements nécessaires pour les évènements des crues retenues,une détermination des temps de concentration est indispensable afin de savoir globalement les partsde précipitations qui ont vraiment participé à la génération des crues. Parfois, la durée des épisodespluvieux s’étend sur une longue période et il est difficile de savoir jusqu’où peut-on se limiter pourdonner une estimation à la valeur de la pluie génératrice, d’où l’intérêt de calculer ce temps deconcentration.Pour ce faire, nous avons pris l’ensemble des évènements pour calculer la moyenne dutemps de réponse. Par la suite, en calculant l’écart type, des tris ont été effectués dans l’intervalle dela moyenne ± la valeur de cet écart type sur la racine carrée du nombre total des évènements.Cette intervalle de confiance est définie par (Cf : [7]):xx nx : la moyenne du temps de réponsex ; x Équation 8 n n : le nombre d’évènements 1 Équation 9nn 2x x i xi1Tel que x:présente l’écart type des évènements.En procédant de cette manière pour trier les évènements tout en écartant aussi lesévènements à pics multiples qui sont colorés en bleu (Annexe 9 et Annexe 10), il ne reste que 47évènements au total pour la Sarre et 50 évènements pour la Bruche.- 58 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPATableau 16 : Détermination du temps de concentration pour la SarreLA SARRE47 EVENEMENTSTemps de réponse (TR) 19TR MIN 15TR MAX 25ECART TYPE 3.01TC = 2 x TR 38Tableau 17 : Détermination du temps de concentration pour la BrucheLA BRUCHE50 EVENEMENTSTemps de réponse (TR) 9TR MIN 6TR MAX 14ECART TYPE 2.39TC = 2 X TR 18 Vérification de la vitesse de ruissellement :V m / sLch(m) Équation 10T ( s)L ch = longueur du plus long chemin hydraulique Bassin versant de la Sarre : 35 000 m Bassin versant de la Bruche : 37 000 mT c = Temps de concentrationD’où : Pour la Sarre : V = 0,25 m/sPour la Bruche : V = 0,57 m/scPour un écoulement de surface, la vitesse de ruissellement calculée sur le bassin versant dela Sarre est anormalement basse, ceci peut être expliqué par la durée de la pluie génératrice quenous avons considérée dans ce travail. En perspective d’amélioration de ce travail préliminaire quenous avons réalisé, nous proposons de déterminer le temps de concentration de la Sarre parl’intermédiaire des formules empiriques et par la suite de réajuster la durée de pluie génératrice.- 59 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPANous avons obtenu les résultats suivants en calculant ce temps de concentration par laformule de VENTURA et celle de PASSINI (Cf : [9]):0,5 S T cVentura 0,1275x Équation 11 I SxlPassin i 0,108 xÉquation 12IT c3Pour le bassin versant de la Sarre (S : 264 km 2 ; I : 0,012 ; l : 35 km): T c (Ventura) = 19 H T c (Passini) = 21 HPour le bassin versant de la Bruche (S : 229km 2 ; I : 0,013 , l : 37 km) T c (Ventura) = 17 H T c (Passini) = 19 HEn conclusion, pour la Bruche, le temps de concentration qui est déterminé par Tc = 2xTrs’identifie bien avec les résultats des deux formules.En se référant à ces deux formules, la pente influe sur la vitesse d'écoulement. Ainsi, la pentemoyenne du bassin versant détermine la vitesse avec laquelle l'eau se rend à l'exutoire du bassin,donc le temps de concentration. Cette variable influence le débit maximal observé. Une penteabrupte favorise et accélère l'écoulement superficiel, tandis qu'une pente douce ou nulle donne àl'eau le temps de s'infiltrer, entièrement ou en partie, dans le sol.En sachant ces temps de concentration (B.V de la Sarre : T c = 38 H ; B.V de la Bruche T c = 18H), il permet de différencier les évènements pluvieux longs et courts.Dans notre cas, pour la Sarre, les groupes d’évènements pluvieux longs sont au nombre de 11avec un temps de réponse supérieur à 26 h, tandis que le nombre d’évènements pluvieux courts est12 avec un temps de réponse inférieur à 16 h.Pour la Bruche, il y a 11 évènements longs qui possèdent des temps de réponse supérieurs à 14h, tandis que les évènements courts sont au nombre de 5 avec des temps de réponse inférieurs à 6 h.Ce temps de concentration nous a permis de déterminer l’instant T0, l’instant à partir duquel onconsidère l’humidité SIM de l’évènement, et d’autres part de connaitre la pluie génératrice de la- 60 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAcrue. Après pondération et calcul des humidités moyennes pour chaque évènement, on aboutit auxrésultats qui sont affichés dans l’Annexe 9 et l’Annexe 10Nous disposons alors de toutes les données pour tracer l’abaque qui permettra de mettre parmiles paramètres initiales les valeurs initiales de l’humidité du sol.En termes des seuils on a les valeurs suivantes pour Sarrebourg et Russ-Wisches :C. SEUILS DE VIGILANCETableau 18 : Valeurs des seuils en débit et en hauteur pour Sarrebourg et Russ-WischesDEBIT Jaune Orange RougeSarrebourg 20,5 38,5 74,7Russ-Wisches 55 88 127HAUTEUR Jaune Orange RougeSarrebourg 250 300 340Russ-Wisches 130 170 210Ces seuils de vigilance sont déterminés en fonction des analyses des enjeux impactés lorsdes crues passées, éventuellement à partir d’enquêtes minutieuses menées auprès des riverains. Leniveau de ces seuils en fonction des couleurs est donné dans l’Annexe 1.D. ETABLISSEMENT DES ABAQUESAfin d’améliorer la lisibilité de ces abaques pour leur utilisation en opérationnel, entre lesparamètres initiales des évènements des crues, différents abaques ont été realisés (Cf : <strong>Figure</strong> 22,<strong>Figure</strong> 23, <strong>Figure</strong> 24, <strong>Figure</strong> 25, <strong>Figure</strong> 26, <strong>Figure</strong> 27) la pluie génératrice a été mise sur l’abscisseet sur l’ordonnée le débit initial. Sur les étiquettes nous avons placé les valeurs suivantes : le débit maximum l’intensité maximale l’humidité du solPour la réalisation de l’abaque, les évènements sont classés selon la saison : Hiver, Eté etTransition. Hiver : octobre à mars- 61 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA Eté : juin à juillet. Transition : avril, mai, septembreLes répartitions des évènements sont alors les suivantes : Pour SarrebourgTableau 19 : Répartition des évènements selon les seuils et les saisons pour SarrebourgN.B D’EPISODESVigilance Vert Jaune Orange Rougeseuils (m 3 /s) 20,5 38,5 74,7 TotalHiver 22 23 4 1 50Eté 11 1 1 0 13Transition 20 3 0 0 23Total 53 27 5 1 86 Pour Russ-Wisches :Tableau 20 : Répartition des évènements en fonction des seuils et les saisons pour Russ-WischesN.B D’EPISODESVigilance Vert Jaune Orange RougeSeuils (m 3 /s) 55 88 127 TotalHiver 25 10 7 1 43Eté 17 0 0 0 17Transition 20 0 0 0 20Total 62 10 7 1 80Vu le nombre réduit de dépassement de seuil au niveau de la période d’été et de la transition (Cf :Annexe 11, Annexe 12, Annexe 13, Annexe 14), nous avons concentré notre étude pendant l’hiver.1. Abaques pluie - débit pour la Sarre à Sarrebourg (Hiver)- 62 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASarrebourg sur la Sarre - HiverPluie génératice, Qini, QmaxDébit initial en m3/s3231302928272625242322212019181716151413121110987654321033.332.231.821.316.225.136.236.627.717.824.731.841.349.528.929.916.8 22.111.5 29.233.627 18.920.324.4 349.81522.8 10.226.830.361.56524.73.4 13.4 16.935.533.715.9 17.3 8.376.725.1 9 32.612.78.935.10 20 40 60 80 100 120 140Pluie de Bassin en mm<strong>Figure</strong> 22 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg (Hiver) :Etiquettes QmaxSarrebourg sur la Sarre - HiverPluie génératice, Qini, ImaxDébit initial en m3/s323130292827262524232221201918171615141312111098765432104163.75.36.7225.133.93.36.812.46.54.27.94.3 5.32 4.842.8 3.84.84.7 3.44.85.32.75 4.65.43.1105.23.14.3 2.7 4.784.22.1 3.84.8162.86.3 4.878110 20 40 60 80 100 120 140Pluie de Bassin en mm<strong>Figure</strong> 23 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg (Hiver) :Etiquettes Imax- 63 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASarrebourg sur la Sarre - HiverPluie génératice, Qini, HumiditéDébit initial en m3/s323130292827262524232221201918171615141312111098765432107887747754738379717276789076688168 7975 717362 747172 70656870 74556886797246 5169758563 5469837365 737566770 20 40 60 80 100 120 140Pluie de Bassin en mm<strong>Figure</strong> 24 : Abaque pluie - débit de la Sarre à Sarrebourg(Hiver) :Etiquettes Humidité (%)L’analyse de ces trois figures ne permet pas de distinguer d’une façon nette la séparationentre les seuils. Une variation constante ou progressive des valeurs sur les étiquettes en fonction des2 axes ne peut pas être établie. En analysant les figures suivant l’axe de pluie de bassin, uneaugmentation de la pluie génératrice n’induit pas forcément une augmentation de débit ou Imax oul’humidité du sol.2. Abaque pluie - débit pour la Bruche à Russ-Wishes (Hiver)- 64 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPARuss-Wishes sur la Bruche- HiverPluie génératrice, débit initial, Qmax6055835045Débit initial en m3/s4035 433090252710420384376552115593546 105195428 364616864110171118 12 322338 306710409565535579866693080124010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Pluie de bassin en mm<strong>Figure</strong> 25 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wisches (Hiver) :Etiquettes QmaxRuss-Wishes sur la Bruche- HiverPluie génératrice, débit initial, Imax60555.45045Débit initial en m3/s4035 5.5306.225205.36.53.754.19.53.53.2157346.6 4.44.28.23.36.212 3.24.15.5105.2163.1 0.7 7.346.27.45.710.5453.76.2547105.54.84 10.46.9010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Pluie de bassin en mm<strong>Figure</strong> 26 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wisches (Hiver) :Etiquettes Imax- 65 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPARuss-Wishes sur la Bruche- HiverPluie génératrice, débit initial, humidité6055835045Débit initial en m3/s4035 81309425207578796971667815656670627588749163 75625471106361 68 747570 7575588780825757982676379 9070010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Pluie de bassin en mm<strong>Figure</strong> 27 : Abaque pluie - débit de la Bruche à Russ-Wishes (Hiver) :Etiquettes HumiditéEn se référant à ces trois dernières figures pour la Bruche à Russ-Wisches, il est égalementdifficile d’établir une délimitation graphique de changement de seuil.Par contre, au niveau du changement de seuil de vert à jaune, il paraît que c’est seulement àpartir de la pluie génératrice de 55 mm qu’on peut trouver des évènements jaunes et le débit dupremier évènement déclencheur est de 59 m 3 .En conclusion, l’utilisation de ces abaques en phase opérationnelle présente des limites duesà ces mélanges d’évènements de différents niveaux de vigilance. Ce qui nous a amené à chercherd’autre façon de présenter graphiquement les évènements. Notre objectif est de pouvoir intégrer lemaximum d’informations possible sur l’abaque, mais aussi d’établir une classification à l’intérieurde l’abaque. Pour ce faire nous avons essayé d’intégrer les données SIM dans l’axe des ordonnées.Avant d’introduire les données SIM parmi les données d’entrée de l’abaque, nous avonsanalysé si une corrélation peut exister entre le débit initial et la valeur SIM. La <strong>Figure</strong> 28 et <strong>Figure</strong>29 suivantes illustrent la tendance :- 66 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 28 : Corrélation entre le débit initial et la valeur SIM à Sarrebourg sur la SarreRuss-Wishes sur la Bruche - HiverETUDE DE CORRELATION ENTRE DEBIT INITIAL ET HUMIDITE DU SOL605040Qini(m3/s)302010010 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Humidité (%)<strong>Figure</strong> 29 : Corrélation entre le débit initial et la valeur SIM à Russ-Wisches sur la Bruche- 67 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPar déduction, bien que le test de corrélation entre ces deux valeurs (humidité et débitinitial) ne soit pas très concluant, c’est le meilleur résultat que nous pouvons proposer dans cetravail. Par la suite, le principe est alors de combiner les deux données pour avoir un nouvel abaque.Sur l’axe de l’abscisse est placé la pluie génératrice et à l’ordonné le produit entre les données SIMet les valeurs du débit initial.Selon le principe de construction cité ci-dessus, on aboutit aux deux présentationsgraphiques suivantes :- 68 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 30 : Abaque humidité pour Sarrebourg sur la Sarre en Hiver- 69 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 31 : Abaque humidité pour Russ-Wisches sur la Bruche en Hiver- 70 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAE. ANALYSES CRITIQUES DES ABAQUESTout d’abord, en comparant l’abaque en rapport avec l’humidité pour la Sarre et pour laBruche, on constate qu’une séparation de seuil peut être réalisée pour Russ-Wisches tandis que pourla Sarre, entre le seuil vert et le seuil jaune, cette séparation n’est pas évidente car les évènements semélangent.Ce comportement de la crue sur la Sarre peut être expliqué par l’étroitesse de sa vallée et sonrelief accentué qui rendent le niveau de la rivière très sensible à une moindre précipitation.Les caractéristiques du bassin versant de la Sarre jouent également un grand rôle sur cettesensibilité de l’hydrogramme de la Sarre : sa forte pente qui est de 1,2 % et sa forme en V rend lerégime hydraulique irrégulier, et les crues sont parfois soudaines. Une précipitation faible précédéed’un évènement pluvieux peut changer brusquement le comportement de la rivière et le changementdu seuil de vert en jaune peut apparaitre d’une façon très soudaine.L’importance d’évènements en bleu (pic multiple) sur l’abaque de la Sarre manifeste cetteirrégularité hydraulique. Une phase de décrue n’atteint pas encore un niveau bas alors qu’une autrecrue vienne s’ajouter à la première et cela s’enchaine tant que les précipitations continuent.En termes de résultat, nous avons retenu ces deux abaques, c’est le plus satisfaisant parmiles tests que nous avons effectués.Par la suite, afin d’apporter des commentaires et des analyses pour les évènements qui sedétachent de la limite de seuil, l’analyse du pluviogramme et de l’hydrogramme nous ont permis dejustifier la disposition de ces évènements.Ces évènements sont les suivants :Pour Sarrebourg sur la Sarre :Tableau 21 : Evènement à commenter pour Sarrebourg sur la SarreSaison HydrologiqueDATEHeure pic de crue ( J )Pluie génératrice(mm)Durée(H)I maxHini (cm)Hmax (cm)Qini (m3)Qmax (m3)LEE/LEP %Temps de réponse (H)HumiditéH 30/12/2001 02:00 58.5 56 5.2 138 329 2.8 65 58 18 79Il est à noter que les évènements jaunes qui se trouvent mélangés avec les évènements verts sont des- 71 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAévènements issus de succession de pics.Parfois ils ont de faible pluie génératrice et sont caractérisés par des faibles différences dedébits ou de hauteur car la décrue n’est pas complète.A propos de l’évènement du 30/12/2001 pour la Sarre, il peut s’agir là d’un évènement àcaractère très orageux, qui a fait augmenter brusquement le niveau d’eau comme le prouvel’hydrogramme (<strong>Figure</strong> 32) :<strong>Figure</strong> 32 : Hydrogramme de crue du 30/12/2001Le franchissement des deux seuils jaune et orange est très accentué. L’orage a été brusque ets’est passé d’une façon continuellement croissante. L’état d’humidité du sol qui est de 79% à cemoment là a favorisé aussi certainement le ruissellement. D’où la valeur du coefficient deruissellement qui est égal à 58%.- 72 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPour Russ-Wisches sur la Bruche :Tableau 22 : Listes des évènements à analyser pour la Bruche (1)Saison HydrologiqueDATEHeure pic de crue ( J )Pluie génératrice(mm)Durée(H)I maxHini (cm)Hmax (cm)Qini (m3)Qmax (m3)LEE/LEP %Temps de réponse (H)HumiditéH 13/02/05 00:00 38 23 3.5 71 133 17.1 55 42 9 66H 21/03/01 13:00 53 26 8.2 60 132 13 54 49 12 75H 22/12/91 8:00 58 28 4.4 56 196 13.9 105 81 15 88H 27/03/95 14:00 61 48 5.5 54 114 11.3 41 19 13 71H 23/03/92 5:00 65 26 7.3 44 102 8.8 32 19 13 74H 20/02/99 16:00 64 49 3.7 33 185 6.3 95 36 20 80Evènement du 13/02/05 (1)Cet évènement a un faible débit initial. Son emplacement dans la section des évènementsverts peut être expliqué par une forte précipitation de nature orageuse survenue à ce moment. Acela s’ajoute la considération de l’humidité initiale (66% : très humide) du sol commeprécédemment. L’ensemble favorise une réactivité très rapide du bassin versant qui a des impactsdirects sur l’accroissement de niveau. Si normalement, on s’attendait à un évènement vert,l’affleurement du niveau au seuil jaune s’est produit. Cela signifie que d’avantage d’eau a ruisselépar rapport à ce qui est prévu par l’abaque SIM. L’hydrogramme des crues (cf : <strong>Figure</strong> 33) montrece changement brusque du débit produit.- 73 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 33 : Hydrogramme de l’évènement du 13/02/05 (1)L’allure de l’hydrogramme, la crue comme la décrue, montre également que l’humidité dusol joue un grand rôle sur cet évènement. Cela se traduit par le changement brusque de pente del’hydrogramme. Les précipitations qui se sont produites juste avant la pluie génératrice ont joué lerôle d’imbibition du sol qui s’avère déjà saturé.Evènement du 21/03/01(2)Cette crue est caractéristique des crues à pics multiples, une interruption momentanée desprécipitations pendant quelques heures n’a pas fait descendre complètement le niveau, alors qu’undeuxième évènement pluvieux arrive. En se basant sur l’analyse de l’ hydrogramme , on peutconclure que ce premier pic aurait pu se placer dans les rangées des verts, mais comme une forteprécipitation a eu lieu , la crue a repris sa montée et les débits s’accumulent. Il est parfois difficilede séparer les deux évènements en terme de débits et de pluie génératrice. C’est cettecomplémentarité entre le débit produisant le 1 er pic et le 2 ème qui justifie l’emplacement de cetévènement vert dans la partie des évènements jaune.- 74 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 34 : Hydrogramme de l’évènement du 21/03/01(2)Evènement du 22/12/91(3)Pour cet évènement, on ne s’est pas attendu à un revirement de seuil de jaune à orangeparce que la période qui précède cet évènement parait se tempérer et une phase de décrue s’estréalisée normalement. Mais une précipitation qui s’est étalée pendant une longue période en plus del’état de l’humidité du sol qui est presque saturée (88%) a donné un ordre de grandeur différent dece qui est prévu normalement. Un niveau d’alerte jaune est prévu pour l’évènement selon lesparamètres initiaux qui régit l’abaque. Bien que l’intensité maximale ne soit pas assez significative,c’est surtout au niveau de la durée de la pluie qui a donné un ordre de grandeur assez élevé à cetévènement.<strong>Figure</strong> 35 : Hydrogramme de l’évènement du 22/12/91(3)- 75 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAEvènement du 27/03/95 (4)La prise en compte de la durée de pluie qui dépasse le temps de concentration peut être lacause de ce mauvais emplacement malgré la continuité de la pluie. Ce qui explique sonemplacement dans la section des évènements jaunes.<strong>Figure</strong> 36 : Hydrogramme de l’évènement du 27/03/95 (4)Evènement du 23/03/92 (5)Pour cet évènement, les précipitations ont été abondantes. De ce fait, les cumuls de pluiesont très élevés. Comme la saison hydrologique d’octobre à mars constitue la période propice à larecharge des réserves souterraines, l’état de l’humidité du sol ne diminue pas en dessous de 65%,cela favorise le ruissèlement.La durée de la pluie qui est de 48h peut être aussi la cause de cette surélévation de la pluiegénératrice. Le régime hydraulique pluvio-nival de Russ-Wisches dérègle parfois cette notion derelation pluie-débit sur le bassin de la Bruche.- 76 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA<strong>Figure</strong> 37 : Hydrogramme de l’évènement du 23/03/92(5)Evènement du 20/02/99 (6)Cet évènement orange se range dans la section des évènements jaune, l’intégration dupluviomètre de Rothau dans le calcul de pluie de bassin de cet évènement a pour effet de donner lavaleur la mieux ajustée. En effet, le pluviomètre de Rothau se trouve à l’intérieur du bassin versantet à une altitude moyenne. Selon le résultat présenté sur l’abaque, le passage du seuil jaune àorange pour cet évènement peut être expliqué par l’influence de la précédente période pluvieuse quia joué le rôle de déclencheur de ruissellement..<strong>Figure</strong> 38 : Hydrogramme de l’évènement du 20/02/99 (6)- 77 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAF. CONCLUSIONL’analyse des hydrogrammes assemblés avec les autres informations climatiques de terrainont permis d’apporter quelques éléments d’information sur les dispositions de quelques points surl’abaque.A partir de cette analyse, on peut déduire que le bassin de la Bruche est très réactif auxpluies, même si ces pluies ne sont pas assez significatives. Il faut être toujours vigilent par rapportaux conditions climatiques du bassin. Comme il était dit aussi dans la partie présentation de la zoned’études, la fonte de neige produit parfois des évènements des crues sur la Bruche et cesprécipitations sont souvent influencées par les Vosges.Le courant de Sud-ouest et l’effet de la perturbation océanique, ainsi que le redoux apportépar le flux du sud-ouest dominent la situation météorologique de la Bruche.Les deux abaques que nous avons établis semblent présenter des résultats exploitables,même si pour la Sarre les évènements qui se trouvent dans la section des évènements verts semélangent avec ceux des jaunes. Ce qu’on peut dire c’est que cela est du aux caractéristiques dubassin lui-même et qui lui attribuent une certaine sensibilité qui se caractérise par la formation descrues multiples. Ainsi, les débits sont souvent anormalement élevés par rapport à la précipitationgénérant la crue.Il est à noter que l’abaque doit être complété après chaque évènement significatif ou aprèsde fortes pluies pour être plus exploitables. Ce n’est pas un modèle de prévision, mais uniquementun outil permettant la qualification initiale d’un évènement témoin pour les prévisionnistes.Ce qui nous amène dans la quatrième partie qui est l’établissement de formule de vigilance.- 78 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAQUATRIEME PARTIE : ETABLISSEMENT DE FORMULE DEVIGILANCEI. INTRODUCTIONDans cette dernière partie, nous allons essayer d’établir des formules de vigilance crue pourles bassins versants qui ont fait l’objet de notre étude.Pour ce faire, nous avons choisi d’utiliser l’outil DataFit (version : 9.0.59). C’est un outilutilisé pour effectuer la régression linéaire (ajustement de courbe) ou non linéaire, l'analysestatistique et le traçage de données.II. METHODOLOGIEEn ce qui concerne les variables de calage utilisés, nous sommes partis avec 4 variables : lapluie génératrice, le débit initial Qini, l’intensité maximale et l’humidité du sol. Qmax est la valeurà chercher.Parmi les formes d’équations proposées : l’équation qui évalue au mieux notre Qmax est dela forme :Q max a.X b.X c.X d X eÉquation 131 2 3.4Dans l’outil la valeur de Y= QmaxOn est parti de 86 évènements des crues pour Sarrebourg et 80 évènements des crues pourRuss-Wisches, toutes saisons confondues, et qui se répartissent comme suit :LA SARRELA BRUCHEEVENEMENTS DE CALAGE 55 55EVENEMENTS DE VALIDATION 31 25TOTAL 86 80Les listes des évènements de calages sont données à l’Annexe 15 pour Sarrebourg etl’Annexe 16 pour Russ-WischesIl faut faire de telle sorte que les séries des évènements de calage ainsi que de validationcontiennent un mélange d’évènements qui ne s’arrangent pas d’une façon ou d’une autre sous unordre de grandeur quelconque parmi les variables introduites.III. CALAGE ET VALIDATIONNous avons l’ordre suivant pour le calcul:- 79 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPA X 1 = la pluie génératrice X 2 = le débit initial X 3 = l’intensité maximal de la pluie X 3 = l’humidité du solPendant la validation, nous avons les coefficients de corrélation suivants :- pour Sarrebourg R²= 0.65 %- pour Russ-Wisches R²= 0.77 %Le calcul a été effectué sur les 55 évènements de calage pour la Sarre et 55 également pourla Bruche.En second lieu, nous avons introduit les variables selon l’affectation précédente dansl’Equation 13Pour Sarrebourg nous n’avons pas abouti à un résultat satisfaisant. La validation au restedes évènements de calage nous a donné un R² = 0.52 pour la formule proposée :Pour cela, on a les constantes suivantes : a = 0.37 b = 0.46 c = 0.14 d = 0.42 e = -24.56- 80 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAL’introduction de ces constantes dans la formule aboutit aux résultats des Qmax calculés duTableau 23 pour les évènements de validationTableau 23 : Résultats des Qmax calculés en toute saison pour Sarrebourg sur la SarreX1SAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQin (m3/s)I max(mm)HUMIDITE (%)Qmax (m3/s)Qmax calc(m3/s)X2X3X4YYcalculéH 12/02/2007 11:00 33.9 5.4 4.8 71 29 21.39H 15/02/2007 09:00 12 13 2 73 25 16.96H 01/03/2007 20:00 73.3 8 6.5 76 50 39.73H 31/03/2007 14:00 15.3 7 4.2 68 29 13.82T 15/05/2007 08:00 30 1.2 3.8 47 4 7.66E 04/07/2007 18:00 23.3 1.3 4.5 46 12 4.88E 09/07/2007 14:00 32 4.2 11.5 60 34 16.45H 24/11/2007 00:00 21.9 1.6 2.1 63 16 11.33H 03/12/2007 14:00 25.3 3 5.4 55 27 10.37H 08/12/2007 06:00 22.8 5.4 2.8 62 27 13.13H 05/01/2003 00:00 29.8 20 3.7 78 32 29.66T 17/09/2006 18:00 57 1.4 19 24 11 10.38T 18/09/2006 18:00 20.8 6.3 19 54 27 11.82T 09/05/2007 15:00 36.1 0.8 9 44 14 9.25E 09/08/2007 22:00 42.9 4.7 6.5 53 42 17.07T 10/10/1997 21:00 25.9 0.2 9 10 1 -9.22T 10/09/1998 23:00 16.6 0.3 3 14 1 -11.85T 25/10/1998 15:00 42.1 1.6 8 51 8 14.69H 15/11/1998 15:00 39.1 20 5.3 77 21 32.76H 16/11/1998 17:00 29.6 6 5.3 79 22 23.52H 16/02/2000 22:00 27.6 9.2 3.9 72 18 21.11H 12/03/2001 23:00 44.6 4.4 3.4 70 34 24.30T 17/05/2001 22:00 40.4 3.2 2.8 60 16 17.84H 01/12/2001 12:00 26.3 5.5 2 75 12 19.87- 81 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAH 14/02/2002 16:00 42.6 1.6 4.8 73 33 23.71T 06/10/2002 22:00 38.6 0.5 4 44 4 9.31T 07/10/2003 18:00 39.5 0.5 7.5 12 1 -3.36H 13/01/2004 00:00 45.9 0.5 7 75 13 25.6H 18/12/2004 10:00 36.2 1 6.3 65 9 17.87T 17/09/2005 08:00 19.6 1.1 4 32 3 -2.59E 29/08/2006 08:00 22.4 1.5 4.8 38 3 1.3En ce qui concerne le résultat de la formule utilisée pour ces évènements de validation, on ale résultat du <strong>Figure</strong> 39:- 82 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPACORRELATION ENTRE QMAX calculé et Qmax observé pourSarrebourg sur la Sarre504030R 2 = 0.522010Série1Linéaire (Série1)0-100 10 20 30 40 50 60-20<strong>Figure</strong> 39 : Corrélation entre Qmax calculé et Qmax observé pour Sarrebourg sur la SarrePar la suite, étant donné que le résultat avec R²( validation) = 0.52 ne nous a pas satisfait ,nous avons tenté de faire le calage et la validation uniquement sur les évènements d’hiveruniquement .D’après le résultat obtenu, le coefficient diminue de valeur au stade même de calage avecR² (calage) = 0.51Les évènements de calage pour cette deuxième tentative en saison d’hiver pour Sarrebourgsur la Sarre sont au nombre de 35 contre 15 de validation.Et les constantes donnent : a = 9.77E-03 b= 0.82 c = 0.66 d = 0.26 e = -9.11Nous n’avons pas fait de calage avec les évènements d’été et de transition séparés parce qu’ilssont peu nombreux, donc non suffisants pour être partagés entre calage et validation.- 83 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADe ce fait nous avons retenu les constantes issues du premier test avec saisons mélangés, soit: a = 0.37 b = 0.46 c = 0.14 d = 0.42 e = -24.56 R² (validation) = 0,52Q max( calculés) a.X1 b.X2 c.X3 d.X4 eBien que cette formule ne soit pas satisfaisante pour l’ensemble des évènements saisonsconfondues, c’est le mieux que nous avons pu avoir.On note également que la validation au niveau de la saison d’été n’est pas si mal parce que 70%des évènements d’été de validation donnent une différence en absolue moyenne de 4m 3 /s aumaximum (Qmax observé – Qmax calculé), tandis que pour la transition, les évènements dont ladifférence se trouve en dessous de 7m 3 /s représentent 70% des évènements.Pour Russ-Wisches : sur la Bruche, le résultat est satisfaisant, selon le coefficient de corrélationobtenu pour le calage, on a (0.77).On a les constantes suivantes : a = 0.87 b = 0.93 c = 0.058 d = 0.41 e = -35.75La formule est :Q max( calculés) a.X1 b.X2 c.X3 d.X4 e- 84 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAEt les affectations par rapport à X n est la même que précédemment : X 1 = la pluie génératrice X 2 = le débit initial X 3 = l’intensité maximal de la pluie X 4 = l’humidité du solL’introduction de ces constantes dans la formule aboutit aux résultats des Qmax calculéssuivants pour les évènements de validation (Tableau 24).Tableau 24 : Résultats des Qmax calculés en toute saison pour Russ-Wisches sur la BrucheSAISONDATESPluie génératriceQinI maxHumiditéQmaxQmax calcH/E/T J/M/A mm m3/s mm/h % m3/s m3/sH 27/01/2002 33.6 11.3 4.1 54 46 26.8H 25/02/2002 32.3 18.3 4.1 69 43 38.5H 20/03/2002 76.4 4.23 4 79 69 67.9H 09/11/2002 23.7 10.7 3.2 75 36 26.3H 11/11/2002 19.7 18.7 3.75 79 38 32T 02/04/2003 26.7 2.73 8.4 50 10 11.3H 12/01/2004 23.7 7 4 75 23 22.9H 12/01/2004 19 18.8 5.3 75 27 29.9H 13/01/2004 83.2 20.8 6.5 78 104 89.1T 09/05/2004 52.5 2.5 5.7 76 23 44.3E 02/06/2004 15.3 2.12 6.6 46 8.6 -0.9H 21/01/2005 37.4 7.23 6.2 70 38 33.1H 13/02/2005 37.6 17.1 3.5 66 55 40.7E 28/08/2006 21.9 4.33 5.1 43 17 5.6T 17/09/2006 34.7 2.01 6.5 39 13 13T 25/09/2006 37 2.64 9 42 23 17H 03/10/2006 101 5.59 10 82 98 92.2T 09/05/2007 48.9 2.46 9.3 44 21 28- 85 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAT 17/05/2007 23.6 5.08 3.5 58 13 13.9E 09/07/2007 17.1 7.59 6.25 70 13 15.7E 10/07/2007 11.7 8.28 2.5 66 10 9.8H 01/03/2008 41.5 3.8 5.5 67 30 32.1T 22/04/2008 26.6 7.64 2.8 67 12 22.6T 23/04/2008 6.2 7.64 1.8 67 14 4.8T 23/04/2008 8.4 10 2.5 67 11 8.9En ce qui concerne le résultat de la formule utilisée pour ces évènements de validation, on ale résultat du <strong>Figure</strong> 40.C o rre la tio n e n tr e Qm ax o b s er vé e t Q m a x c a lc u lé" év è n em e n ts d e v al id a tio n " R u s s -W is c h es s u r la B ru c h e1 00 . 080 . 0R 2 = 0 .8 9 1960 . 040 . 0S ér ie 1L in éa ire ( S é r ie1 )20 . 00 . 00 20 4 0 6 0 8 0 10 0 12 0- 20 . 0<strong>Figure</strong> 40 : Corrélation entre Qmax calculé et Qmax observé pour Russ-Wisches sur la BruchePar déduction la formule présente un résultat qui nous satisfait par rapport aux évènementsde validation : R²=0.89Par la suite, en essayant de séparer les saisons, en ne tenant que les saisons d’hiver, quicompte 43 évènements (Cf. : Annexe 17):- Nombre des évènements de calage : 28- Nombre des évènements de validation : 15Le résultat du coefficient de corrélation pendant le calage, entre l’observé et le calculé est R²= 0.87- 86 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPendant la validation notre coefficient de corrélation est de 0.70.Nous n’avons pas essayé de faire le calcul pour les deux autres saisons vu la faiblesse dunombre d’évènements qui les composent pour permettre à un partage des évènements entre calageet validation.Face à ces résultats nous pouvons conclure que les résultats de ce premier travail mérited’être exploiter ultérieurement pour son utilisation en opérationnel.- 87 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPACONCLUSIONLe travail réalisé a consisté à établir des abaques de vigilance des deux bassins versants de laSarre à Sarrebourg et la Bruche à Russ-Wisches.Des analyses des évènements des crues ont été effectuées à l’aide de l’outil Sacha afind’avoir les différents paramètres qui les caractérisent.Dans cette optique, des abaques qui mettent en relation la pluie génératrice avec lesparamètres (débits, Intensité, humidité) ont été réalisé.Afin d’améliorer la lisibilité de ces abaques pour leur utilisation en opérationnel, ilsemblerait que l’utilisation des paramètres combinés (par exemple humidité x débit initial) peutpermettre d’obtenir une meilleure répartition des évènements sur l’abaque. Ces travaux sont àpoursuivre ainsi que l’analyse de certains évènements des crues dont le positionnement sur l’abaqueest douteux.En ce qui concerne, l’établissement de formule de vigilance, un premier travail parl’intermédiaire de l’outil DataFit sur la Bruche à Russ-Wisches donne des résultats encourageants.- 88 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAREFERENCES BIBLIOGRAPHIQUESOUVRAGES[1] Service de la navigation de Strasbourg, Arrondissement Fonctionnel. Règlement deSurveillance, de Prévision et de Transmission de l'Information sur les Crues(R.I.C.).Septembre 2008. 74 p.[2] DIREN Lorraine Bassin Rhin-Meuse, Service de la Navigation de Strasbourg. SchémaDirecteur de Prévision des crues du bassin Rhin-Meuse (SDPC). Octobre 2005. 35 p.[3] MEEDAT et SCHAPI. BDEH 0.2: Base des Données d’Expertise Hydrologique, février2009. 86 p.[4] DIREN Rhône-Alpes- Service Risques Naturels. SACHA 1.4 : Système d’Analyse des CruesHistoriques et Actuelles, décembre 2008. 80 p.[5] Chocat. Encyclopédie de l’hydrologie urbaine et de l’assainissement. Tech.&Doc./Lavoisier. Octobre 1996. 1124 p. ISBN 978-2743001261[6] Olivier Gilard. Les bases techniques de la méthode Inondabilité. Editions Cemagref,septembre 1998. 207 p. ISBN 2-85362-497-8[7] Michel Lang, Jacques Lavabre. Estimation de la crue centennale pour les plans deprévention des risques d’inondations. Editions Quæ, cemagref. Octobre 2007. 231 p.ISBN 978-2-7592-0067-2.[8] Organisation météorologique mondiale. Guide des pratiques hydrologiques : acquisition ettraitement des données, Analyses, Prévision et autres applications. Cinquième édition1994.793 p. ISBN 92-63-25168-1.[9] HYDRATEC. Synthèse bibliographique des études réalisées sur les bassins versantalsaciens du SPC Rhin-Sarre. Janvier 2009.[10] CETE Normandie Centre. Etude du bassin versant de l’Orne amont, développementd’outils de vigilance type SCHAPI et SACHA. Janvier 2009. 108 p.[11] CETE de l’EST (Centre d’Etudes Techniques de l’Equipement), DIREN Lorraine, Analysehydrologique et calage des modèles de prévision des crues sur le bassin versant de laMontagne à Roville-aux-Chênes, Rapport d’études. Mars 2009.MEMOIRE DE FIN D’ETUDES[12] Fabien PASQUET. Vers une modélisation pluie-débit sur petit bassin versant :Application au Piémont Viticole Alsacien (Rouffach, Haut-Rhin, France) . Mémoire de- 89 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPADEA-SSE et TFE-. CEVH - Ecole nationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement deStrasbourg. 2003.102 p.[13] SZCZYPTA Camille. Amélioration des outils de vigilance et de prévision des crues surles bassins versants de l’Agly et du Réart ; étude de l’apport d’une initialisation desmodèles hydrologiques globaux et distribués événementiels. Mémoire d’ingénieur. Ecolenationale du Génie de l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg.2008.13 p[14] PAYAN Jean Luc. Prévision des crues sur les petits bassins versants : Recherche d’uneparamétrisation optimale. Mémoire de DEA. Laboratoire CEVH - Ecole nationale du Géniede l’Eau et de l’Environnement de Strasbourg.2003. 102 p.[15] P-M Durut, A.Loridon, M.Nardini, Avril 2009. Projet Tutoré Licence professionnel :Analyse de données pluviométriques pour des applications en prévision des crues. Avril2009. 16 p.DOCUMENTS ELECTRONIQUES[16] CLIMATHEQUE-METEO FRANCE. Service internet d’accès aux données et produitsclimatologiques. [En ligne] [Depuis 15/04/2009][17] BANQUE HYDRO : Eau France. [En ligne] [Depuis 20/06/2009]< http://www.hydro.eaufrance.fr/selection.php>- 90 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPABORDEREAU DES ANNEXESAnnexe 1 : Niveaux de vigilances cruesRouge : Risque de crue majeure. Menace directe et généralisée de la sécurité des personnes et desbiens.Orange : Risque de crue génératrice de débordements importants susceptibles d’avoir un impactsignificatif sur la vie collective et la sécurité des biens et des personnes.Jaune : Risque de crue ou de montée rapide des eaux n'entraînant pas de dommages significatifs,mais nécessitant une vigilance particulière dans le cas d'activités saisonnières et/ou exposées.Vert : Pas de vigilance particulière requise- 91 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 2 : organigramme hiérarchique des services- 92 -

Annexe 3 : Classes des pentes, appellations et contraintes associées(d'après Baize, 1995).Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 4 : coefficients de ruissellement instantanés selon le typed’occupation de sol et selon la pente du bassin élémentaire(Source : Guide technique Assainissement Routier, SETRA,2006)Type d’occupation et selon la pente du bassin élémentaire (source : recommandation pourl’Assainissement Routier – Ministère des transports). COEFFICIENT DE RUISSELLEMENTEN FONCTION DU TYPE DE SOL ET DE LA PENTESurface urbanisée0.75surface rural et forestierPente (%) couverturevégétaleTerrain avecsable grossierTerrainargileux ouTerrain argileuxcompactlimoneux0 à 5 bois 0.1 0.3 0.45 à 10 0.25 0.35 0.510 à 30 0.3 0.5 0.60 à 5 pâturage 0.1 0.3 0.45 à 10 0.15 0.36 0.5510 à 30 0.22 0.42 0.60 à 5 culture 0.3 0.5 0.65 à 10 0.4 0.6 0.710 à 30 0.52 0.72 0.822- 93 -

Annexe 5 : Occupation du sol sur le bassin versant de la SarreMémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 6 : Occupation du sol sur le bassin versant de la Bruche(Source : Banque de donnée CORINE Land Cover de l’Institut Françaispour l’environnement), 2006)(Source : Banque de donnée CORINE Land Cover de l’Institut Françaispour l’environnement), 2006)- 94 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 7 :Visualisation d’une donnée SIM à Sarrebourg sur la Sarre sous Quantum Gis, Evènementdu 26/02/97Annexe 8 : Visualisation d’une donnée SIM à Russ-Wisches sur la Bruche sous Quantum Gis,Evènement du 28/07/93- 95 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 9 : Caractéristiques des évènements retenus sur la Sarre à Sarrebourg ( 86 évènements : 50 H,23 T, 13 E)PICSSAISONDATESHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxH/E/T J/M/A h mm h cm cm cm m 3 m 3 m 3 % h mm/h %H 15/02/1997 12:00 31.6 18 123 238 115 1.2 17.3 16.1 14 15 3.8 54 0.6H 26/02/1997 13:00 86.4 37 124 291 167.1 1.3 35.1 33.8 16 19 11 77 1T 07/05/1997 13:00 23.6 32 106 149 43.4 0.3 3.9 3.5 21 19 3.8 54 0.2E 22/06/1997 13:00 25.9 36 111 198 87.5 0.5 9 8.5 6 20 3 65 0.3H 20/01/1998 3:00 25.5 26 122 264 142 1.1 25.1 24 36 18 2.8 73 0.8H 29/10/1998 14:00 125.8 36 128 342 214.6 1.7 76.7 75 17 14 16 83 1.4H 01/11/1998 6:00 36.2 52 276 283 7.1 29.5 32.2 2.7 26 23 16 87 25.7H 20/02/1999 16:00 42 53 172 287 115.3 6.1 33.6 27.5 12 21 4 73 4.5H 22/02/1999 11:00 23.9 44 281 286 5.3 31.3 33.3 2 21 17 4 78 24.4H 10/03/1999 6:00 53.2 69 216 294 77.3 12.6 36.2 23.6 60 22 2 83 10.5H 28/03/1999 9:00 35.2 51 163 262 98.9 5.2 24.4 19.2 16 18 4.7 72 3.7H 13/12/1999 5:00 39.1 47 140 205 64.8 3 10.2 7.2 5 16 4.6 74 2.2H 15/12/1999 00:00 26.7 23 164 244 79.8 5.3 18.9 13.6 12 17 3.8 74 3.9H 19/12/1999 18:00 73.7 44 136 287 150.9 2.6 33.7 31.1 24 27 4.2 85 2.2H 26/12/1999 6:00 43.1 31 176 277 100.9 6.6 29.9 23.4 18 17 7.9 81 5.3H 09/02/2000 18:00 26.2 45 149 203 54 3.8 9.8 6 7 25 4.8 65 2.5H 02/03/2000 3:00 41.3 53 169 249 80.3 5.8 20.3 14.5 12 35 4.8 71 4.1H 04/03/2000 10:00 16.4 20 197 263 65.7 8.9 24.7 15.8 29 11 3.3 72 6.4T 31/05/2000 23:00 49.7 22 132 187 55 2.2 7.8 5.6 5 26 5.1 61 1.3E 08/07/2000 21:00 25.7 32 132 144 12 2.2 3.4 1.2 1 22 4 36 0.8E 10/07/2000 22:00 24.8 26 131 161 29.9 2 5 3 2 21 3.8 47 0.9E 15/07/2000 4:00 39.9 40 139 178 39.4 2.8 6.8 4 4 25 5.1 58 1.6T 21/09/2000 14:00 21 29 103 143 39.4 0.3 3.3 3 3 21 3.9 58 0.1H 31/10/2000 22:00 34.4 30 129 237 107.5 1.8 16.9 15.1 13 22 4.7 69 1.3H 14/11/2000 08:00 43.7 42 132 263 130.3 2.2 24.7 22.5 15 25 3.1 76 1.7H 04/02/2001 22:00 27.5 46 144 258 114.1 3.4 22.8 19.5 31 25 2.75 70 2.3H 21/03/2001 18:00 45.7 30 210 295 84.9 11.3 36.6 25.3 32 18 5.1 79 8.9T 16/04/2001 7:00 31.5 32 153 280 126.7 4.2 31.3 27.1 35 19 3.8 75 3.2E 08/07/2001 1:00 11.1 5 137 144 6.6 2.7 3.3 0.6 1 3 6.8 29 0.8T 05/09/2001 23:00 27.7 47 120 130 10 0.9 1.9 1.1 2 37 6.2 25 0.2T 09/09/2001 14:00 48 16 133 154 20.8 2.3 4.3 2 1 23 12 38 0.9T 21/09/2001 5:00 60.5 4 129 281 152.5 1.8 31.4 29.6 17 21 6 69 1.2H 30/12/2001 2:00 58.5 56 138 329 191 2.8 65 62.2 58 18 5.2 79 2.2H 11/02/2002 1:00 40.1 71 152 228 76.4 4 15 11 13 30 5.3 68 2.7T 05/05/2002 16:00 34.3 3 134 213 79.5 2.3 11.9 9.6 13 21 3 69 1.6Hmax - HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHUMIDITEHU2 x Qini- 96 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPICSSAISONDATESHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxE 07/06/2002 16:00 26.4 20 128 139 11 1.7 2.9 1.2 1 19 9.7 49 0.8E 10/07/2002 19:00 17.9 17 123 129 6 1.2 1.8 0.6 1 12 9 18 0.2E 17/07/2002 13:00 43.8 42 123 140 16.6 1.2 3 1.8 1 16 4.2 36 0.4H 04/11/2002 9:00 43.4 60 130 192 61.6 2 8.3 6.4 18 35 4.8 69 1.3H 02/01/2003 23:00 29.5 33 192 282 90.4 8.3 31.8 23.5 13 14 6.8 74 6.1H 14/01/2004 4:00 79.8 25 194 303 109.2 8.5 41.3 32.8 15 13 12.4 90 7.7T 06/04/2004 21:00 58.7 61 124 207 83.5 1.3 10.7 9.5 7 32 3.8 66 0.8T 07/04/2004 12:00 21.2 28 190 193 3 8 8.4 0.4 14 8 0.8 68 5.4T 09/05/2004 10:00 41 43 122 192 70.4 1.1 8.4 7.3 6 22 3.2 61 0.7E 03/06/2004 20:00 25.4 14 118 123 5 0.8 1.2 0.4 1 24 1.8 34 0.3T 24/09/2004 13:00 27.1 37 123 126 3 1.2 1.5 0.3 1 24 3.7 26 0.3H 11/10/2004 9:00 20.1 22 127 144 16.8 1.6 3.4 1.7 2 16 4.3 46 0.8H 30/10/2004 17:00 51.7 56 120 198 77.6 0.9 8.9 8.1 3 23 8 66 0.6H 13/02/2005 9:00 43.3 66 136 278 142.3 2.5 30.3 27.8 57 28 3.1 68 1.7H 16/02/2006 16:00 25.4 58 125 220 95 1.4 13.4 12 33 32 2.7 51 0.7H 17/02/2006 7:00 19.8 17 220 234 13.9 13.3 16.2 2.9 24 11 6.7 54 7.2H 04/10/2006 10:00 96.1 58 144 325 181 3.4 61.5 58.1 35 29 10 86 2.9H 24/10/2006 15:00 42.4 27 133 292 159.3 2.2 35.5 33.3 18 19 8 75 1.7H 19/01/2007 20:00 23.5 31 172 236 64.3 6.1 16.8 10.7 12 19 4.3 68 4.1H 21/01/2007 17:00 16.2 8 198 272 74 9 27.7 18.7 33 18 3 71 6.4H 12/02/2007 11:00 33.9 27 165 276 110.5 5.4 29.2 23.8 28 18 4.8 71 3.8H 15/02/2007 9:00 12 15 216 264 48.3 12.5 25.1 12.6 26 14 2 73 9.1H 01/03/2007 20:00 73.3 53 189 312 123 8 49.5 41.5 42 22 6.5 76 6.1H 31/03/2007 14:00 15.3 20 180 274 94 7 28.9 21.9 40 16 4.2 68 4.8T 15/05/2007 8:00 30 24 123 148 25 1.2 3.8 2.6 1 13 3.8 47 0.6E 04/07/2007 18:00 23.3 24 124 211 87 1.3 11.5 10.2 7 14 4.5 46 0.6E 09/07/2007 14:00 32 10 153 287 133.8 4.2 33.6 29.4 21 18 11.5 60 2.5H 24/11/2007 00:00 21.9 24 127 232 105 1.6 15.9 14.3 21 15 2.1 63 1H 03/12/2007 14:00 25.3 32 141 268 127.4 3 26.8 23.8 28 16 5.4 55 1.7H 08/12/2007 6:00 22.8 36 165 269 104 5.4 27.0 21.6 39 19 2.8 62 3.3H 05/01/2003 00:00 29.8 49 249 282 32.9 20.3 31.8 11.5 14 16 3.7 78 15.8T 17/09/2006 18:00 57 13 125 206 81 1.4 10.5 9.1 1 4 19 24 0.3T 18/09/2006 18:00 20.8 7 174 270 96.2 6.3 27.3 21 24 22 19 54 3.4T 09/05/2007 15:00 36.1 24 118 221 103 0.8 13.6 12.8 7 14 9 44 0.4E 09/08/2007 22:00 42.9 19 159 304 145 4.7 42.2 37.5 38 17 6.5 53 2.5T 10/10/1997 21:00 25.9 10 100 106 5.9 0.2 0.5 0.3 1 9 9 10 0.1T 10/09/1998 23:00 16.6 32 105 115 9.9 0.3 0.7 0.4 1 10 3 14 0.1T 25/10/1998 15:00 42.1 41 127 190 62.9 1.6 8.1 6.5 8 23 8 51 0.8H 15/11/1998 15:00 39.1 35 248 253 5.2 19.9 21.3 1.4 2 18 5.3 77 15.3Hmax - HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHUMIDITEHU2 x Qini- 97 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPICSSAISONDATESHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxH 16/11/1998 17:00 29.6 26 171 256 84.9 6 22.1 16.1 39 14 5.3 79 4.7H 16/02/2000 22:00 27.6 45 199 240 41 9.2 17.8 8.7 13 29 3.9 72 6.6H 12/03/2001 23:00 44.6 64 155 288 132.6 4.4 34.0 29.6 18 25 3.4 70 3.1T 17/05/2001 22:00 40.4 57 140 230 89.8 3.2 15.5 12.4 7 29 2.8 60 1.9H 01/12/2001 12:00 26.3 40 142 211 68.8 5.5 11.5 6 16 28 2 75 4.1H 14/02/2002 16:00 42.6 44 166 284 118.2 1.6 32.6 31 29 16 4.8 73 1.2T 06/10/2002 22:00 38.6 71 127 153 26 0.5 4.2 3.7 3 30 4 44 0.2T 07/10/2003 18:00 39.5 25 111 122 11.5 0.5 1.1 0.6 1 7 7.5 12 0.1H 13/01/2004 00:00 45.9 36 132 217 85 0.5 12.7 12.2 4 24 7 75 0.4H 18/12/2004 10:00 36.2 31 108 198 90 1 9 8 4 18 6.3 65 0.7T 17/09/2005 8:00 19.6 40 123 143 19.5 1.1 3.3 2.2 2 19 4 32 0.4E 29/08/2006 8:00 22.4 26 126 140 14 1.5 3 1.5 1 18 4.8 38 0.6Hmax - HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHUMIDITEHU2 x QiniN.B : Les cellules colorées en bleu sont des évènements à pics multiples- 98 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 10 : Caractéristiques des évènements retenus pour la Bruche (80 évènements : 43 H, 17 T, 20E)PICSSAISONDATEHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxHmax-HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHumiditéHu2 x QiniH/E/T J/M/A h mm h cm cm cm m 3 /s m 3 /s m 3 /s % h mm/h %E 05/07/1990 15:00 29 13 2 55.6 53.6 2.13 13.8 11.7 9 7 4.8 45 1T 01/10/1990 7:00 41.8 16 1.4 45.1 43.7 1.7 10.6 8.9 1 11 9.3 40 0.7T 01/10/1990 15:00 10.3 9 26.2 41.2 15 5.84 9.46 3.6 3 4 7.6 40 2.3H 22/12/1991 8:00 58 28 55.9 196 140.2 13.9 105 91.1 70 15 4.4 88 12.2H 23/03/1992 5:00 64.9 26 44 102 57.7 8.84 32.2 23.4 19 13 7.3 74 6.5H 25/01/1993 3:00 40.3 16 32 97.1 65.1 6.04 29.5 23.5 15 5 7.4 75 4.5E 23/06/1993 8:00 22.3 24 15.7 43.2 27.5 3.1 8.63 5.5 9 13 5.8 50 1.6E 28/07/1993 10:00 26 17 6.1 43.4 37.3 1.83 8.68 6.9 9 7 3.8 41 0.8T 13/09/1993 16:00 44.3 21 14 71.7 57.7 2.86 17.4 14.5 5 7 6.4 43 1.2H 21/12/1993 4:00 85.7 43 92.1 179 86.9 26.9 90.2 63.3 45 19 6.2 94 25.3E 05/06/1994 7:00 39.1 21 23 83.2 60.2 4.27 22.3 18 10 7 6.2 67 2.9T 25/09/1994 3:00 16.4 18 14 57.7 43.7 2.86 12.4 9.5 13 4 7.4 54 1.5H 11/01/1995 8:00 61.3 32 28.8 136 107.6 5.37 57.3 51.9 40 14 7 79 4.2H 25/01/1995 21:00 56.7 47 75.6 161 85 18.9 75.5 56.6 48 15 9.5 71 13.4H 19/03/1995 15:00 88.4 56 32.5 147 114.5 6.15 65.3 59.2 47 21 6.2 82 5H 27/03/1995 14:00 61.3 48 53.6 114 60.5 11.3 40.9 29.6 19 13 5.5 71 8T 20/04/1995 23:00 67 48 29 76.1 47.1 5.1 19.1 14 13 29 3.8 74 3.8E 23/07/1995 2:00 28.3 15 5.1 30.7 25.6 1.71 5.75 4 4 12 17 46 0.8E 28/08/1995 1:00 35.5 5 3.7 53.4 49.7 1.57 11.3 9.7 3 6 17 38 0.6T 04/09/1995 9:00 21.4 23 3.4 39 35.6 1.54 7.58 6 4 9 5.8 44 0.7T 13/09/1995 22:00 21 1 13.4 49.5 36.1 2.78 10.3 7.5 9 14 22 48 1.3T 27/05/1996 16:00 29.6 22 32.1 63 30.9 6.06 14.1 8 17 11 8.5 75 4.5E 08/07/1996 11:00 48.9 22 7.2 44.4 37.2 1.96 8.94 7 4 10 5 56 1.1E 10/07/1996 14:00 10.9 15 13.8 35.9 22.1 2.8 6.9 4.1 5 7 2.2 59 1.7H 13/11/1996 3:00 44.1 2 30.3 113 83.1 5.65 40.4 34.8 35 14 45 87 4.9H 26/02/1997 8:00 68.7 34 35.1 149 113.7 6.88 66.6 59.7 39 11 5.7 75 5.2E 22/06/1997 2:00 30 25 11 58 47 2.44 12.5 10.1 8 10 3.7 68 1.7E 15/07/1997 1:00 15.5 7 14.1 41.5 27.4 2.87 8.19 5.3 4 7 6.2 61 1.8H 29/10/1998 10:00 83.3 33 20.3 166 146 3.74 80 76.3 30 8 10 90 3.4H 14/11/1998 19:00 21.8 14 42.3 57.4 15.1 8.45 12.4 4 2 7 0.7 68 5.7H 15/11/1998 23:00 37.2 29 56.7 67.5 10.8 12.1 16 3.9 3 12 3.3 74 9H 16/11/1998 16:00 21.2 30 65.2 79.5 14.3 15.1 20.5 5.4 21 17 3.2 78 11.8H 26/01/1999 14:00 23.7 30 32 48 16 6.04 10.4 4.4 2 8 11 58 3.5H 27/01/1999 18:00 20.6 14 43 53.5 10.5 8.7 11.4 2.7 2 8 16 63 5.5- 99 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPICSSAISONDATEHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxHmax-HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHumiditéHu2 x QiniH/E/T J/M/A h mm h cm cm cm m 3 /s m 3 /s m 3 /s % h mm/h %H 28/01/1999 20:00 20.5 15 52.3 94.3 42 10.8 28.4 17.6 28 7 12 63 6.8H 05/02/1999 10:00 14.2 18 40 72.4 32.4 7.8 17.9 10.1 14 6 3.1 61 4.8H 07/02/1999 7:00 19 20 57.2 73.3 16.1 12.2 19.1 6.9 10 5 4.2 62 7.6H 20/02/1999 16:00 64 49 33.2 185 151.8 6.3 95 88.7 36 20 3.7 80 5H 22/02/1999 2:00 42.5 20 133 170 37 54.8 83 28.2 14 8 5.4 83 45.5H 09/03/1999 8:00 55.6 24 68 138 70 15.7 58.5 42.8 61 9 7 65 10.2E 08/06/1999 8:00 15.9 21 18 35.3 17.3 3.42 6.77 3.4 4 11 4.2 59 2E 14/07/1999 4:00 13.2 15 15 56.7 41.7 3 12.1 9.1 7 9 6.5 65 2T 30/09/1999 14:00 39.1 27 13.1 57 43.9 2.73 12.2 9.5 9 13 3.5 50 1.4H 19/12/1999 8:00 58 36 57.7 174 116.6 12.4 86.4 74 76 17 6.2 91 11.3H 25/12/1999 16:00 22.7 16 63 122 58.7 14.1 46.3 32.2 6 5 6.6 70 9.9H 27/12/1999 2:00 14.7 15 105.4 117 11.3 34.8 42.7 7.9 11 8 5.5 81 28.2H 30/01/2000 20:00 59 37 25.5 148 122.6 4.75 66.1 61.4 63 20 4.8 63 3E 10/07/2000 7:00 50.6 30 9.3 105 95.7 2.22 34.5 32.3 13 8 9.5 55 1.2H 13/11/2000 15:00 41.2 26 23.4 106 82.3 4.35 35 30.7 39 11 4 75 3.3H 11/03/2001 16:00 25 33 50.1 71.7 21.6 10.4 17.4 7 3 10 5.2 62 6.4H 12/03/2001 22:00 24.1 24 65 106 40.9 14.5 35 20.5 32 9 34 66 9.6H 21/03/2001 13:00 53.1 26 60 132 71.8 13 53.9 40.9 49 12 8.2 75 9.8T 17/05/2001 9:00 24.6 24 32 72.5 40.5 6.15 17.8 11.7 14 9 4.8 70 4.3T 08/09/2001 22:00 36.5 16 3.7 78.8 75.1 1.57 20.1 18.5 9 7 7.4 33 0.5H 29/12/2001 21:00 113 52 16.2 220 203.6 3.17 124 120.8 54 16 6.9 70 2.2H 27/01/2002 18:00 33.6 20 53.3 122 68.3 11.3 46.2 34.9 53 8 4.1 54 6.1H 25/02/2002 16:00 32.3 20 73.8 118 43.9 18.3 43.4 25.1 43 10 4.1 69 12.6H 20/03/2002 9:00 76.4 39 22.8 152 129.1 4.23 68.9 64.7 76 21 4 79 3.3H 09/11/2002 14:00 23.7 19 51 107 56 10.7 36 25.3 20 8 3.2 75 8H 11/11/2002 13:00 19.7 22 75.1 110 35.3 18.7 38.3 19.6 32 10 3.8 79 14.8T 02/04/2003 6:00 26.7 9 13.1 48.9 35.8 2.73 10.1 7.4 7 5 8.4 50 1.4H 12/01/2004 1:00 23.7 31 36.3 84.9 48.6 7 23 16 5 10 4 75 5.3H 12/01/2004 18:00 19 17 75.2 93 17.8 18.8 27.4 8.6 5 6 5.3 75 14.1H 13/01/2004 22:00 83.2 38 80.3 196 115.7 20.8 104 83.2 40 15 6.5 78 16.2T 09/05/2004 3:00 52.5 32 11.4 84.9 73.5 2.5 23.1 20.6 15 12 5.7 76 1.9E 02/06/2004 23:00 15.3 8 8.5 42.9 34.4 2.12 8.55 6.4 11 4 6.6 46 1H 21/01/2005 8:00 37.4 30 37.4 110 72.1 7.23 37.7 30.5 33 9 6.2 70 5.1H 13/02/2005 00:00 37.6 23 70.9 133 62.1 17.1 54.8 37.7 42 9 3.5 66 11.3E 28/08/2006 22:00 21.9 12 21.2 63.6 42.4 4.33 17 12.7 23 8 5.1 43 1.9T 17/09/2006 23:00 34.7 20 6.6 52.3 45.7 2.01 12.8 10.8 9 8 6.5 39 0.8T 25/09/2006 3:00 37 21 11.1 77.5 66.4 2.64 23.2 20.6 24 6 9 42 1.1- 100 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAPICSSAISONDATEHEUREPluie génératriceDuréeH(ini)HmaxHmax-HiniQiniQmaxQmax-QiniLEE/LEPTréponseI maxHumiditéHu2 x QiniH/E/T J/M/A h mm h cm cm cm m 3 /s m 3 /s m 3 /s % h mm/h %H 03/10/2006 18:00 101 28 27.3 182 154.3 5.59 98.3 92.7 43 14 10 82 4.6T 09/05/2007 7:00 48.9 39 9.9 73.4 63.5 2.46 21.4 18.9 11 12 9.3 44 1.1T 17/05/2007 11:00 23.6 24 25 53.8 28.8 5.08 13.3 8.2 18 11 3.5 58 2.9E 09/07/2007 3:00 17.1 15 35.3 54 18.7 7.59 13.4 5.8 6 7 6.3 70 5.3E 10/07/2007 12:00 11.7 11 37.8 44.2 6.4 8.28 10.1 1.8 3 4 2.5 66 5.5H 01/03/2008 11:00 41.5 36 18.3 89.8 71.5 3.8 29.7 25.9 11 10 5.5 67 2.5T 22/04/2008 8:00 26.6 21 35.5 50.9 15.4 7.64 12.3 4.7 3 10 2.8 67 5.1T 23/04/2008 19:00 6.2 5 35.5 54.8 19.3 7.64 13.7 6.1 7 4 1.8 67 5.1T 23/04/2008 3:00 8.4 13 44 45.7 1.7 10 10.5 0.5 1 6 2.5 67 6.7N.B : Les cellules colorées en bleu sont des évènements à pics multiples- 101 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 11 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initial surSarrebourg : ÉTÉDébit initial en m3/s5432103.34Sarrebourg sur la Sarre - EtéPluie de bassin, Qini, Qmax(etiquettes)1.8333.384.952.911.51.198.9810 15 20 25 30 35 40 45Pluie de bassin en mm33.66.842.22.97Annexe 12 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie génératrice et du débit initial surRuss-Wisches : ÉTÉRuss-Wishes - EtéPluie de bassin, Qini, Qmax(etiquettes)98710.113.4Débit initial en m3/s6543216.912.16.778.198.55178.638.6812.513.85.7511.322.334.58.94010 15 20 25 30 35 40 45 50 55Pluie de bassin en mm- 102 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 13 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initial surSarrebourg : TRANSITION9Sarrebourg sur la Sarre - TransitionPluie de bassin, Qini, Qmax (etiquettes)88.44Débit initial en m3/s765432100.73.33.2727.331.311.91.51 3.75 8.371.9413.63.86 4.20.515 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65Pluie de bassin en mm1.115.58.14.287.7910.510.731.4Annexe 14 : Abaque du débit maximal atteint en fonction de la pluie de bassin et du débit initial surRuss-Wisches : TRANSITION11Russ-Wisches - TransitionPluie de bassin, Qini, Qmax(etiquettes)10910.513.7Débit initial en m3/s876549.4612.317.8 14.113.319.132112.410.37.5810.112.2 17.423.212.820.1 10.621.423.105 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70Pluie de bassin en mm- 103 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 15 : 55 évènements de calages pour Sarrebourg sur la Sarre (saisons confondues)SAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHUMIDITEQmaxQmax calcH/T/E J/M/A h mm m 3 /s mm/H % m 3 /s m 3 /sH 15/02/1997 12:00 31.6 1.2 3.8 54 17.3 11.2H 26/02/1997 13:00 86.4 1.3 11 77 35.1 42.6T 07/05/1997 13:00 23.6 0.3 3.8 54 3.9 7.8E 22/06/1997 13:00 25.9 0.5 3 65 9 13.3H 20/01/1998 03:00 25.5 1.1 2.8 73 25.1 16.8H 29/10/1998 14:00 126 1.7 16 83 76.7 60.8H 01/11/1998 06:00 36.2 29.5 16 87 32.2 42.0H 20/02/1999 16:00 42 6.1 4 73 33.6 25.5H 22/02/1999 11:00 23.9 31.3 4 78 33.3 32.7H 10/03/1999 06:00 53.2 12.6 2 83 36.2 36.7H 28/03/1999 09:00 35.2 5.2 4.7 72 24.4 22.2H 13/12/1999 05:00 39.1 3 4.6 74 10.2 23.5H 15/12/1999 00:00 26.7 5.3 3.8 74 18.9 19.8H 19/12/1999 18:00 73.7 2.6 4.2 85 33.7 40.8H 26/12/1999 06:00 43.1 6.6 7.9 81 29.9 30.1H 09/02/2000 18:00 26.2 3.8 4.8 65 9.8 15.2H 02/03/2000 03:00 41.3 5.8 4.8 71 20.3 24.4H 04/03/2000 10:00 16.4 8.9 3.3 72 24.7 16.7T 31/05/2000 23:00 49.7 2.2 5.1 61 7.8 21.6E 08/07/2000 21:00 25.7 2.2 4 36 3.4 1.9E 10/07/2000 22:00 24.8 2 3.8 47 5 6.1E 15/07/2000 04:00 39.9 2.8 5.1 58 6.8 17.0T 21/09/2000 14:00 21 0.3 3.9 58 3.3 8.5H 31/10/2000 22:00 34.4 1.8 4.7 69 16.9 19.0H 14/11/2000 08:00 43.7 2.2 3.1 76 24.7 25.4H 04/02/2001 22:00 27.5 3.4 2.75 70 22.8 17.3H 21/03/2001 18:00 45.7 11.3 5.1 79 36.6 32.0- 104 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHUMIDITEQmaxQmax calcT 16/04/2001 07:00 31.5 4.2 3.8 75 31.3 21.5E 08/07/2001 01:00 11.1 2.7 6.8 29 3.3 -5.9T 05/09/2001 23:00 27.7 0.9 6.2 25 1.9 -2.3T 09/09/2001 14:00 48 2.3 12 38 4.3 12.3T 21/09/2001 05:00 60.5 1.8 6 69 31.4 29.0H 30/12/2001 02:00 58.5 2.8 5.2 79 65 32.8H 11/02/2002 01:00 40.1 4 5.3 68 15 21.9T 05/05/2002 16:00 34.3 2.3 3 69 11.9 19.0E 07/06/2002 16:00 26.4 1.7 9.7 49 2.9 8.3E 10/07/2002 19:00 17.9 1.2 9 18 1.8 -8.4E 17/07/2002 13:00 43.8 1.2 4.2 36 3 8.2H 04/11/2002 09:00 43.4 2 4.8 69 8.3 22.5H 02/01/2003 23:00 29.5 8.3 6.8 74 31.8 22.7H 14/01/2004 04:00 79.8 8.5 12.4 90 41.3 49.2T 06/04/2004 21:00 58.7 1.3 3.8 66 10.7 26.5T 07/04/2004 12:00 21.2 8 0.8 68 8.4 16.0T 09/05/2004 10:00 41 1.1 3.2 61 8.4 17.6E 03/06/2004 20:00 25.4 0.8 1.8 34 1.2 0.0T 24/09/2004 13:00 27.1 1.2 3.7 26 1.5 -2.3H 11/10/2004 09:00 20.1 1.6 4.3 46 3.4 3.8H 30/10/2004 17:00 51.7 0.9 8 66 8.9 24.3H 13/02/2005 09:00 43.3 2.5 3.1 68 30.3 22.0H 16/02/2006 16:00 25.4 1.4 2.7 51 13.4 7.6H 17/02/2006 07:00 19.8 13.3 6.7 54 16.2 12.9H 04/10/2006 10:00 96.1 3.4 10 86 61.5 50.8H 24/10/2006 15:00 42.4 2.2 8 75 35.5 25.2H 19/01/2007 20:00 23.5 6.1 4.3 68 16.8 16.5H 21/01/2007 17:00 16.2 9 3 71 27.7 16.2Les cellules en bleu présentent le second ou le troisième pic- 105 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 16 : 55 évènements de calage pour Russ-wisches sur la Bruche (Saisons confondues)SAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHumiditéQmaxQmax calcH/E/T J/M/A h mm m 3 /s mm/h % m 3 /s m 3 /sE 05/07/1990 15:00 29 2.13 4.8 45 13.8 10.5T 01/10/1990 07:00 41.8 1.7 9.3 40 10.6 19.5T 01/10/1990 15:00 10.3 5.84 7.6 40 9.46 -4.2H 22/12/1991 08:00 58 13.9 4.4 88 105 64.7H 23/03/1992 05:00 64.9 8.84 7.3 74 32.2 60.3H 25/01/1993 03:00 40.3 6.04 7.4 75 29.5 36.6E 23/06/1993 08:00 22.3 3.1 5.8 50 8.63 7.7E 28/07/1993 10:00 26 1.83 3.8 41 8.68 5.9T 13/09/1993 16:00 44.3 2.86 6.4 43 17.4 23.8H 21/12/1993 04:00 85.7 26.9 6.2 94 90.2 103.6E 05/06/1994 07:00 39.1 4.27 6.2 67 22.3 30.5T 25/09/1994 03:00 16.4 2.86 7.4 54 12.4 4.1H 11/01/1995 08:00 61.3 5.37 7 79 57.3 56.0H 25/01/1995 21:00 56.7 18.9 9.5 71 75.5 61.5H 19/03/1995 15:00 88.4 6.15 6.2 82 65.3 81.5H 27/03/1995 14:00 61.3 11.3 5.5 71 40.9 58.1T 20/04/1995 23:00 67 5.1 3.8 74 19.1 58.4E 23/07/1995 02:00 28.3 1.71 16.5 46 5.75 10.6E 28/08/1995 01:00 35.5 1.57 17 38 11.3 13.5T 04/09/1995 09:00 21.4 1.54 5.8 44 7.58 3.0T 13/09/1995 22:00 21 2.78 21.5 48 10.3 6.4T 27/05/1996 16:00 29.6 6.06 8.5 75 14.1 27.4E 08/07/1996 11:00 48.9 1.96 5 56 8.94 32.3E 10/07/1996 14:00 10.9 2.8 2.2 59 6.9 1.0H 13/11/1996 03:00 44.1 5.65 45 87 40.4 46.8H 26/02/1997 08:00 68.7 6.88 5.7 75 66.6 62.1E 22/06/1997 02:00 30 2.44 3.7 68 12.5 21.2- 106 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHumiditéQmaxQmax calcE 15/07/1997 01:00 15.5 2.87 6.2 61 8.19 6.2H 29/10/1998 10:00 83.3 3.74 10.4 90 80 78.4H 14/11/1998 19:00 21.8 8.45 0.7 68 12.4 19.5H 15/11/1998 23:00 37.2 12.1 3.3 74 16 39.0H 16/11/1998 16:00 21.2 15.1 3.2 78 20.5 29.5H 26/01/1999 14:00 23.7 6.04 10.5 58 10.4 15.3H 27/01/1999 18:00 20.6 8.7 16 63 11.4 17.5H 28/01/1999 20:00 20.5 10.8 12 63 28.4 19.1H 05/02/1999 10:00 14.2 7.8 3.1 61 17.9 9.5H 07/02/1999 07:00 19 12.2 4.2 62 19.1 18.3H 20/02/1999 16:00 64 6.3 3.7 80 95 59.4H 22/02/1999 02:00 42.5 54.8 5.4 83 83 87.5H 09/03/1999 08:00 55.6 15.7 7 65 58.5 54.9E 08/06/1999 08:00 15.9 3.42 4.2 59 6.77 6.1E 14/07/1999 04:00 13.2 3 6.5 65 12.1 5.9T 30/09/1999 14:00 39.1 2.73 3.5 50 12.2 21.9H 19/12/1999 08:00 58 12.4 6.2 91 86.4 64.6H 25/12/1999 16:00 22.7 14.1 6.6 70 46.3 26.7H 27/12/1999 02:00 14.7 34.8 5.5 81 42.7 43.7H 30/01/2000 20:00 59 4.75 4.8 63 66.1 46.6E 10/07/2000 07:00 50.6 2.22 9.5 55 34.5 33.9H 13/11/2000 15:00 41.2 4.35 4 75 35 35.6H 11/03/2001 16:00 25 10.4 5.2 62 17.4 21.9H 12/03/2001 22:00 24.1 14.5 34 66 35 28.3H 21/03/2001 13:00 53.1 13 8.2 75 53.9 54.4T 17/05/2001 09:00 24.6 6.15 4.8 70 17.8 20.8T 08/09/2001 22:00 36.5 1.57 7.4 33 20.1 11.7H 29/12/2001 21:00 113 3.17 6.9 70 124 95.2Les cellules en bleu présentent le second ou le troisième pic- 107 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPAAnnexe 17: 28 évènements de calage et 15 évènements de validation pour Russ-Wisches sur la Bruche(Hiver)SAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHUMIDITEQmaxQmax calcH/E/T J/M/A h mm m 3 /s mm/h % m 3 /s m 3 /sCALAGEH 22/12/1991 08:00 58 13.9 4.4 88 105 70.2H 23/03/1992 05:00 64.9 8.84 7.3 74 32.2 60.3H 25/01/1993 03:00 40.3 6.04 7.4 75 29.5 40.2H 21/12/1993 04:00 85.7 26.9 6.2 94 90.2 104.5H 11/01/1995 08:00 61.3 5.37 7 79 57.3 59.1H 25/01/1995 21:00 56.7 18.9 9.5 71 75.5 58H 19/03/1995 15:00 88.4 6.15 6.2 82 65.3 83H 27/03/1995 14:00 61.3 11.3 5.5 71 40.9 57.4H 13/11/1996 03:00 44.1 5.65 45 87 40.4 41.7H 26/02/1997 08:00 68.7 6.88 5.7 75 66.6 63.1H 29/10/1998 10:00 83.3 3.74 10.4 90 80 82.5H 14/11/1998 19:00 21.8 8.45 0.7 68 12.4 24.1H 15/11/1998 23:00 37.2 12.1 3.3 74 16 42.4H 16/11/1998 16:00 21.2 15.1 3.2 78 20.5 35.3H 26/01/1999 14:00 23.7 6.04 10.5 58 10.4 13.4H 27/01/1999 18:00 20.6 8.7 16 63 11.4 15.2H 28/01/1999 20:00 20.5 10.8 12 63 28.4 17.7H 05/02/1999 10:00 14.2 7.8 3.1 61 17.9 11.7H 07/02/1999 07:00 19 12.2 4.2 62 19.1 18.9H 20/02/1999 16:00 64 6.3 3.7 80 95 63.5H 22/02/1999 02:00 42.5 54.8 5.4 83 83 82.3H 09/03/1999 08:00 55.6 15.7 7 65 58.5 50.9H 19/12/1999 08:00 58 12.4 6.2 91 86.4 71H 25/12/1999 16:00 22.7 14.1 6.6 70 46.3 28.6H 27/12/1999 02:00 14.7 34.8 5.5 81 42.7 45.6H 30/01/2000 20:00 59 4.75 4.8 63 66.1 45.1H 13/11/2000 15:00 41.2 4.35 4 75 35 40.7H 11/03/2001 16:00 25 10.4 5.2 62 17.4 22- 108 -

Mémoire de fin d’étudesRAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin – Octobre 2009 – MS.EPASAISONDATES PICSHEURE PICSPluie génératriceQinI maxHUMIDITEQmaxQmax calcH/E/T J/M/A h mm m 3 /s mm/h % m 3 /s m 3 /sVALIDATIONH 12/03/2001 22:00 24.1 14.5 34 66 35 19.2H 21/03/2001 13:00 53.1 13 8.2 75 53.9 54.6H 29/12/2001 21:00 113 3.17 6.9 70 124 90.2H 27/01/2002 18:00 33.6 11.3 4.1 54 46.2 23.3H 25/02/2002 16:00 32.3 18.3 4.1 69 43.4 38.8H 20/03/2002 09:00 76.4 4.23 4 79 68.9 70.7H 09/11/2002 14:00 23.7 10.7 3.2 75 36 31.9H 11/11/2002 13:00 19.7 18.7 3.75 79 38.3 37.3H 12/01/2004 01:00 23.7 7 4 75 23 29.1H 12/01/2004 18:00 19 18.8 5.3 75 27.4 33.3H 13/01/2004 22:00 83.2 20.8 6.5 78 104 85.9H 21/01/2005 08:00 37.4 7.23 6.2 70 37.7 35.3H 13/02/2005 00:00 37.6 17.1 3.5 66 54.8 39.9H 03/10/2006 18:00 101 5.59 10 82 98.3 91.2H 01/03/2008 11:00 41.5 3.8 5.5 67 29.7 33.9- 109 -

SPC RHIN-SARREMEMOIRE DE FIN D’ETUDESDiplôme : Mastère spécialiséSpécialité : Eau Potable et AssainissementAuteur :RAZAFIMANANTSOA Lomàkason Rufin Année 2009Titre du mémoireAnalyse des crues passées pour l’établissement des abaques d’aides à la prévision des crues etproposition de formule de vigilance crues sur les bassins de la Sarre et de la BrucheNombre de pages : 109 Texte : 90 pages 17 annexes : 19 pagesNombre de références bibliographiques : 17Structure d’accueil : Service de Prévision des crues Strasbourg (SPC RHIN-SARRE)Maître de Stage : Laurent PHILIPPOTEAUXRésuméDans le cadre de la réorganisation générale de l'annonce des crues et la création de services de prévisiondes crues, le Service de Navigation de Strasbourg assure la mission de service de prévision des crues surles bassins versants de la Sarre, du Rhin et ses affluents alsaciens : (SPC Rhin-Sarre) et établit lesbulletins de vigilance crue depuis juillet 2006.Pour assurer ses missions, le SPC Rhin-Sarre développe et utilise différents outils de prévision (abaquespluie-débit, relation de vigilance et modèles). Une étape importante du travail en cours au SPC Rhin-Sarre concerne l’étude des évènements des crues passées.Le travail présenté ici s’inscrit dans cette démarche et a été réalisé sur l’amont des bassins versants de laSarre et de la Bruche.Il a consisté à définir et à analyser les paramètres pertinents des événements des crues (débit initial, pluiegénératrice, intensité maximale de pluie et humidité des sols SIM) intervenant dans la relation pluie-débitsur ces deux bassins.Les résultats de l’analyse des crues historiques aboutissent à l’établissement des abaques d’aide à laprévision des crues.Des formules de vigilance, qui estiment le débit à partir de ces différents paramètres, ont également étéproposées.Mots-clés : Bassin versant – pluviomètre – limnimètre – prévision - crue

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