Composante "eaux souterraines d’origine karstiques" dans le système d’alerte de crue de la Ville de Nîmes

Contexte de réalisation

Le fonctionnement du système karstique nîmois, étudié lors d’un précédent projet, avait montré que le rôle du karst dans la genèse des crues était prépondérant.

En effet, lors des fortes crues, les cadereaux de la Ville de Nîmes sont alimentés par deux composantes : la première est appelée "composante ruissellement" et la seconde "composante karst". La composante karst est constituée par des débordements de l’aquifère karstique et par une augmentation du ruissellement induit par la saturation de l’aquifère karstique.

Objectif

Le projet réalisé sur la période 2007-2010 avait pour objectif de caractériser et de modéliser la composante eaux souterraines d’origine karstiques en vue de son intégration dans le système d’alerte de la Ville de Nîmes.

Ce système d’alerte (réseau ESPADA) a été mis en œuvre par Egis Eau. Il repose sur l’utilisation d’un modèle de type réservoir, intégrant la composante ruissellement. La composante karst, responsable de l’essentiel des débits en période de fortes crues, n’est pas directement explicitée dans le modèle et pose une difficulté pour l’initialisation du modèle qui simule les débits en mode événementiel.

Abaque pour la définition de l’alerte à partir de l’indicateur karst

Programme des travaux

Le système karstique peut être défini par le biais d’indicateurs dits "indicateurs karsts" qui permettent de caractériser l’évolution de la saturation de l’aquifère, saturation qui va conditionner l’apparition de la composante karst.

Le réseau piézométrique mis en place et depuis plusieurs années ont permis de fonctionnement du système karstique et comportement lors des fortes précipitations. Ces études ont abouti à l’utilisation de la piézométrie à l’Aven Mazauric (Fontaine de Nîmes) pour la caractérisation de la saturation de l’aquifère.

Les études ont abouti à la définition des seuils d’alerte à partir des niveaux piézométriques de l’indicateur karst. Ces seuils sont calculés à partir des observations réalisées sur les épisodes historiques. Trois niveaux d’alerte ont ainsi été définis, ils correspondent à la vigilance, l’alerte orange et l’alerte rouge. Le seuil d’alerte orange est atteint quand le karst est saturé et est associé à la mise en place de la composante karst.

Le comportement de l’indicateur karst a été étudié et un modèle conceptuel de fonctionnement défini. Ce travail a permis de réaliser un modèle numérique du réservoir au pas de temps 15 minutes, développé à partir du logiciel Vensim. Il est constitué de deux modules : sol et karst.

Ce dernier permet de simuler les évolutions piézométriques à l’aven Mazauric. A partir du modèle et des seuils d’alerte, un abaque « Pluie-Piézométrie » a été réalisé. Utilisé en temps réel, à partir de scénarios de prévisions météorologiques, il permet d’anticiper l’alerte, selon les trois valeurs seuils précédemment définies.

Afin de simuler la composante karst (débit) pour alimenter le modèle utilisé dans le réseau Espada, un autre modèle réservoir a été réalisé à partir du logiciel Vensim au pas de temps du quart d’heure. Réalisé pour chaque station des cadereaux suivis, il est constitué des deux modules précédents : sol et karst d’une part et cadereau d’autre part. L’alimentation du réservoir cadereau, permettant de reproduire les débits de la composante karst, est fonction du remplissage du réservoir. Ainsi lorsque le seuil de saturation du karst est atteint, le réservoir cadereau est alimenté. Les résultats (débits simulés comparés aux débits mesurés) sont proches, ce qui valide le modèle. Les paramètres de ce modèle serviront par la suite à compléter le modèle du réseau ESPADA, ce qui permettra de simuler les débits totaux dans les cadereaux en prenant comme initialisation la valeur de la piézométrie simulée de l’indicateur karst avant l’épisode de pluie.

Résultats obtenus

Ce projet a permis la définition d’un indicateur karst pour évaluer le risque de crue associé à un épisode de pluie. Un modèle réservoir a été réalisé : il permet de simuler les débits de la composante karst en fonction du comportement de l’indicateur karst. Ce modèle a, par la suite, été implémenté dans le modèle GR du réseau ESPADA. La modélisation du comportement du système a également abouti à la réalisation d’outils simples (abaques), permettant de prédire, en fonction de la prévision météorologique, le type de risque associé (vigilance, alerte orange, alerte rouge).

Partenaires

Ville de Nîmes

Egis Eau

Ecole des Mines d’Alès

RAPPORTS PUBLICS

• BRGM/RP-58286-FR - "Intégration de la composante "eaux souterraines karstiques" dans le système d'alerte crue de la Ville de Nîmes. Rapport final" - Télécharger le rapport
• BRGM/RP-57099-FR - "Contribution des eaux souterraines d’origine karstique aux crues Nîmoises. Rapport intermédiaire juillet 2007 - février 2009" - Télécharger la rapport
• BRGM/RP-57767-FR - "Prise en compte de la composante karst dans le système ESPADA, réseau d'alerte de la Ville de Nîmes. Rapport d'activité" - Télécharger le rapport
• BRGM/RP-56476-FR - "Rapport d’activité. Projet Nîmes inondations , année 1. Rapport final" - Télécharger le rapport