Le risque inondation par remontée de nappe

Lorsqu’une pluie d’intensité moyenne tombe sur un territoire où les nappes souterraines sont saturées, celle-ci peut engendrer des phénomènes d’inondation plus catastrophiques qu’une pluie forte sur des nappes basses. C’est ce qui s’est passé pour les inondations de la Somme il y a quelques années. L’étude du bassin du Clain montre l’intérêt de prendre en compte les niveaux des nappes dans la prévision des phénomènes d’inondation à Poitiers.

Sommaire de l’article :

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Le phénomène de remontée de nappe

Lorsque des éléments pluvieux exceptionnels surviennent, dans une période où la nappe est d’ores et déjà en situation de hautes eaux, une recharge exceptionnelle s’ajoute à un niveau piézométrique   déjà élevé. Le niveau de la nappe peut alors atteindre la surface du sol. La zone non saturée est alors totalement envahie par l’eau lors de la montée du niveau de la nappe : c’est l’inondation par remontée de nappe.

Le phénomène de remontée de nappe"
Le phénomène de remontée de nappe

On conçoit que plus la zone non saturée est mince, plus l’apparition d’un tel phénomène est probable.

Une cartographie des zones sensibles est accessible sur un site internet dédié aux phénomènes de remontée de nappe :

Site internet du Ministère"
Site internet du Ministère
http://www.inondationsnappes.fr/

Avertissement : cette cartographie n’est valable qu’à l’échelle d’un département compte-tenu de la maille de travail et est étroitement dépendante de la connaissance d’un certain nombre de données de base, dont :

  • la valeur du niveau moyen de la nappe, qui soit à la fois mesuré par rapport à un niveau de référence (altimétrie) et géoréférencé (en longitude et latitude) ;
  • une appréciation correcte (par mesure) du battement annuel de la nappe dont la mesure statistique faite durant l’étude devra être confirmée par l’observation de terrain ;
  • la présence d’un nombre suffisant de points au sein d’un secteur hydrogéologique homogène, pour que la valeur du niveau de la nappe puisse être considérée comme représentative.

Exemple du bassin du Clain

Pour le compte de l’unité Hydrométrie et Prévision des Crues de la DDT de la Vienne, le BRGM vient de réaliser une analyse de l’impact de l’état des nappes dans les crues du bassin du Clain (rapport RP62051FR). Ce travail, dont nous présentons ci-dessous les principales conclusions, montre l’intérêt de prendre en compte le niveau des nappes dans la prévision des inondations.

Le bassin versant du Clain se caractérise principalement par l’existence de plateaux calcaires du Jurassique karstique entaillé par un réseau hydrographique dont la faible densité souligne l’importance des circulations souterraines. Dans les conduits karstiques, les circulations d’eau peuvent être rapides et la contribution des nappes peut venir gonfler des phénomènes de crues et d’inondation à l’aval du bassin, en particulier à Poitiers. C’est une des préoccupations du service de prévision des crues Vienne-Thouet qui souhaiterait intégrer des indicateurs en nappe pour l’anticipation des crues. En effet, ce service est parfois amené à lancer des alertes, à partir d’abaques croisant une pluie annoncée avec le débit du Clain à Poitiers, qui ne sont pas toujours suivies d’une crue de la rivière.

Le Clain et bon nombre de ses affluents (Auxance, Boivre, Vonne, Clouère) prennent leur source sur des terrains de socle (granites, schistes…) peu perméables, sans réelle nappe souterraine, et donc propice aux ruissellements superficiels comme en témoigne des réseaux hydrographiques denses sur ces zones. En période de crue, les eaux de pluie rejoignent donc là rapidement le Clain. Inversement en période d’étiage, n’ayant pas d’apports de nappe, les cours d’eau s’assèchent rapidement. Ce régime impact surtout un affluent comme la Vonne dont pratiquement la moitié du bassin versant est concerné par des terrains de socle.
Le reste du bassin versant à l’amont de Poitiers correspond principalement à des plateaux à réseaux karstiques profondément entaillés par les rivières. En période pluvieuse la nappe des calcaires du Dogger se gonfle par infiltration des eaux de pluie. Il n’est pas rare que les vallées sèches soient réactivées temporairement, la nappe pouvant déborder dans ces points bas. Ces eaux souterraines rejoignent les rivières mais avec un effet retard plus ou moins important. Toutefois, dans les conduits karstiques principaux (rivières souterraines) les transits peuvent se faire aussi vite que dans le réseau hydrographique superficiel.
Enfin, le Clain et ses affluents circulent souvent sur les formations marneuses (imperméables) du Toarcien et de l’Aalénien, situées à la base des calcaires du Dogger. Dans ces zones, les nombreuses failles peuvent permettre des échanges avec la nappe captive de l’Infra-Toarcien.
Les différentes modélisations réalisées dans le cadre de ce travail, avec les logiciels TEMPO (basé sur l’analyse des corrélations entre les chroniques pluie, piézométrie, débit) et GARDENIA (modèle globaux basé sur des bilans de réservoir), conduisent aux mêmes conclusions : au cours d’un épisode de crue, l’apport des nappes au débit des rivières est faibles, de l’ordre de 5 à 10 %, du moins en ce qui concerne les transits « lents » par les nappes du Dogger et de l’Infra-Toarcien. Cette dernière, en général captive, a une contribution très faible, fort logiquement, de quelques pourcents.

Mais il ne faut pas considérer l’importance de l’incidence des nappes sur une crue au regard de ces chiffres. D’une part, en fonction de l’état de remplissage de la nappe, des réseaux karstiques peuvent être réactivés avec des circulations rapides vers les vallées, comme nous l’avons déjà souligné. D’autre part, si la nappe est « pleine » et ne peut plus assimiler d’eau de pluie, elle peut déborder dans des vallées habituellement sèches, nous l’avons vu, et/ou favoriser les ruissellements superficiels, l’infiltration ne pouvant se faire.

D’une manière générale, les modélisations TEMPO et GARDENIA permettent de bien reproduire les débits des rivières dans les sous-bassins du Clain, mais pas les débits du Clain à Poitiers qui sont intégrateurs de tous les phénomènes du bassin versant. Aussi, le logiciel EROS a été utilisé pour réaliser une modélisation de tout le bassin, jusqu’à Poitiers.

Schéma synoptique de la modélisation du bassin du Clain avec EROS"
Schéma synoptique de la modélisation du bassin du Clain avec EROS

Le calage de ce nouveau modèle sur les chroniques observées est très satisfaisant. EROS permet de reproduire avec une bonne fiabilité les phénomènes de crue. Les résultats de cette modélisation sont aussi cohérents avec les résultats obtenus à partir des autres modèles.
EROS a été utilisé pour réaliser des simulations en faisant pleuvoir à des dates données et selon des intensités données sur des chroniques observées.

Représentation des 3 scénarios simulés avec EROS"
Représentation des 3 scénarios simulés avec EROS
Les scénarios ont consisté à faire pleuvoir avec des intensités différentes (20, 40, 60, 80, 100 mm) à 3 dates données des années 2006 et 2007 et à observer les résultats sur les chroniques de débit à Pont-St-Cyprien

Les jeux de simulations permettent de venir conforter les seuils d’alerte proposés sur les piézomètres (tableau ci-dessous). Dans un premier temps, ces seuils pourraient être mis à l’épreuve de la gestion des crues, en modulant les alertes.

Valeurs seuils des débits et niveaux piézométriques sur les bassins versants étudiés"
Valeurs seuils des débits et niveaux piézométriques sur les bassins versants étudiés

Il est apparu au cours de ce travail que le bassin du Clain, avec ses sous-bassins qui disposent presque tous de chroniques de débit à l’aval, est favorable à une modélisation avec EROS. Le modèle mis au point reproduit bien les chroniques observées. La réalisation de nombreuses simulations permettraient d’affiner cette approche sur les seuils en nappe et d’aboutir à disposer d’abaque de gestion non plus binaire (pluie/débit du Clain) comme actuellement, mais ternaire (pluie/débit/niveau de nappe).

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