ETUDE DE DANGER DU VAL

Étude réglementaire au titre du décret du 11 décembre 2007 sur la sécurité des ouvrages hydrauliques, l’étude de dangers du système d’endiguement de Villandry/Bréhémont est un outil de connaissance des ouvrages de protection contre les inondations. Elle identifie ainsi les zones de fragilité du système en cas de crues de la Loire. Elle détermine les niveaux de sûreté et de protection des ouvrages. Elle caractérise le risque lié à une rupture de digue. Elle propose enfin des mesures pour réduire ce risque et fiabiliser le système. Ces mesures visent notamment à améliorer la gestion et la surveillance des ouvrages, définir et hiérarchiser les renforcements et réparations des digues et fournir des éléments de connaissance pour les services en charge de la sécurité des populations et de l’aménagement du territoire.

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0. Résumé non-technique de l’Étude de dangers

0.1. Contexte et objectifs de l’Étude de dangers

L’étude de dangers du système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont a été réalisée par la société Antea Group. Elle répond à une obligation réglementaire (art. R 214-115 du code de l’environnement) et fait suite à l’arrêté préfectoral du 31 mars 2009.

Elle répond aux objectifs suivants :

  • préciser la vocation et le fonctionnement du système d’endiguement,
  • apprécier les phénomènes pouvant générer une défaillance de l’ouvrage,
  • quantifier le risque de rupture en termes de probabilité d’apparition,
  • évaluer les conséquences d’une défaillance sur les enjeux de la zone protégée,
  • définir et hiérarchiser les mesures à mettre en œuvre pour rendre le risque de défaillance acceptable.

 

L’ensemble des communes traversées par le système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont sont concernées par les Plans de Prévention des Risques Inondation (PPRI) suivants :

  • Plan de Prévention des Risques Inondation de la Loire – Val de Bréhémont-Langeais, approuvé par arrêté préfectoral du 21 juin 2002. Ce PPRI concerne l’ensemble des communes du secteur d’étude hormis celle de Villandry,
  • Plan de Prévention des Risques Inondation de la Loire – Val de Tours-Val de Luynes, dont la révision a été prescrite par arrêté préfectoral du 25 janvier 2012. Une seconde phase de concertation est en cours. Ce PPRI ne concerne que la commune de Villandry.

0.2. Composition du système d’endiguement

0.2.1. Système d’endiguement

Le val de Villandry/Bréhémont est protégé des crues de la Loire par un système d’endiguement. Il est divisé en plusieurs tronçons décrits, de l’amont vers l’aval, ci-dessous:

  • « Villandry » d’une longueur de 3 200 m environ,
  • « Déversoir du Vieux Cher » d’une longueur de 190 m environ,
  • « La Chapelle-aux-Naux » d’une longueur de 6 500 m environ,
  • « Bréhémont » d’une longueur de 8 400 m environ,
  • « Rupuanne » d’une longueur de 3 900 m environ,
  • « Bois Chétif amont » d’une longueur de 3 400 m environ.

Ces tronçons sont classés par arrêtés préfectoraux tel que :

  • la levée de « Villandry » relève de la classe C,
  • les levées de « Déversoir du Vieux Cher », « Déversoir de la Chapelle-auxNaux
    », « La Chapelle-aux-Naux », « Bréhémont », « Rupuanne », et « Bois
    Chétif amont » relèvent de la classe B.

La zone protégée par le système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont
rassemble environ 2950 habitants. Elle intègre des secteurs exposés à inondation par
remous.

0.2.2. Constitution des ouvrages

Les premières protections contre les inondations situées dans le secteur d’étude sont très anciennes. Leur construction remonte à l’époque du Moyen-âge où elles prenaient alors la forme de turcies (élévation artificielle du terrain destinée à protéger les terres agricoles des inondations fréquentes, généralement constituée de branchages et d’argile. Construites au Moyen-âge, elles sont les ancêtres des levées de la Loire.) de tailles inégales, implantées au gré de la vision des riverains habitant le val. Le système de protection était alors constitué de plusieurs tronçons épars et inégaux.

Les levées étaient majoritairement constituées de talus parfois perreyés, qui résistaient rarement à l’impétuosité des crues. Au début du XVIIème siècle, ces ouvrages furent donc remplacés par des ouvrages plus solides. Au fil des différentes crues de la Loire, les levées ont connu des travaux de renforcement et des projets d’aménagement.

Le système de protection du secteur d’étude a largement évolué à travers les siècles avec notamment de profonds changements au XIXème siècle suite aux crues historiques de la Loire, du Cher et de l’Indre (1846, 1856 et 1866).

Les investigations géophysiques et géotechniques menées dans la cadre de la présente étude de dangers ont permis de définir la structure de la digue, qui est globalement constituées de formations argilo-silteuses à silto-sablonneuses, plus rarement silto-sablonneuses à sableuses sur des hauteurs variables de 2 à 6 m et repose sur des alluvions modernes composées d’alternances de lit argileux, silto-argileux et sableux.

La connaissance initiale des ouvrages, les visites techniques approfondies réalisées ainsi que les investigations complémentaires menées dans le cadre de l’étude de dangers ont permis de mettre en évidence un certain nombre d’anomalies pouvant influer sur le comportement du système d’endiguement en cas de crue :

  • canalisations traversantes,
  • bâtiments encastrés dans la digue,
  • végétation sur et aux abords de la digue
  • animaux fouisseurs.

0.3. Potentiels de dangers liés au système d’endiguement

Le principal potentiel de danger est l’irruption accidentelle d’eau dans la zone protégée lors d’une crue de la Loire. Cette entrée d’eau accidentelle peut être due aux phénomènes suivants (classés par ordre de gravité décroissante) :

  • l’ouverture d’une brèche totale ou partielle sur un tronçon de digue,
  • le fonctionnement prématuré du déversoir ou surverse sans brèche au-dessus
  • l’entrée d’eau par les canalisations incluses dans les digues.

À noter que d’autres phénomènes qui ne sont pas directement liés aux digues peuvent être à l’origine d’inondations dans la zone protégée : contournement de la levée au niveau de la zone de raccordement aval (remous à l’aval de la levée), remontée de nappe, etc.

0.4. Niveau de protection apparent et niveau de protection du système d’endiguement

Le niveau de protection apparent est le niveau d’eau dans le cours d’eau au-dessus duquel la zone protégée commence à être inondée sans rupture préalable de la digue, par débordement au-dessus du sommet de la digue ou par un déversoir.

Le niveau de protection se définit comme le niveau d’eau dans le cours d’eau au-dessus duquel la probabilité de rupture de l’ouvrage n’est plus considérée comme négligeable.

La notion de protection renvoie au risque de rupture tandis que le terme apparent fait référence au phénomène de surverse de l’ouvrage.

Dans un système d’endiguement parfaitement fiable, le niveau de protection serait supérieur ou égal au niveau de protection apparent. Cela revient à dire que la rupture avant surverse est improbable. Le risque de rupture n’apparaît que lorsque la lame d’eau déversante atteint une hauteur significative ou, dans le cas d’une digue équipée d’un déversoir, lorsque le débit transitant sur ce dernier dépasse sa capacité maximale.

Dans le cas du système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont, et plus généralement sur les ouvrages existants sur la Loire, le risque de rupture avant surverse ne peut pas être considéré comme négligeable et le niveau de protection est inférieur au niveau de protection apparent.

0.4.1. Niveau de protection apparent

Dans le cadre de la présente étude, les crues théoriques suivantes ont été modélisées :

La figure ci-après présente les lignes d’eau modélisées ainsi que le profil en long de la crête de digue et du pied de digue côté val.

Dès la crue de période de retour 10 ans, les eaux de la Loire surversent et contournent la ligne de défense principale à son extrémité aval au niveau de la confluence avec l’Indre et remontent par remous à l’arrière de celle-ci.

Cette dynamique s’accroit jusqu’à l’entrée en fonctionnement du déversoir du Vieux Cher et l’apparition de surverses par-dessus la ligne de défense principale pour une période de retour de 100 ans en aval de la commune de Bréhémont. Le val est alors quasiment totalement inondé.

Le déversoir de la Chapelle-aux-Naux est sollicité pour une crue de période de retour 500 ans.

On considèrera donc que le niveau de protection apparent du système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont se situe au niveau d’eau lié à la crue de période de retour 100 ans.

0.4.2. Défaillance du système d’endiguement et niveau de protection

L’analyse des fonctions des différents composants de la digue, de leurs défaillances et de leurs effets a permis de mettre en relief quatre modes de rupture possibles de cette dernière :

  • rupture par surverse,
  • rupture par érosion interne,
  • rupture par érosion externe puis érosion interne,
  • rupture par glissement de talus côté Loire puis érosion interne.

Parmi les cinq modes de défaillance classiquement considérés pour les digues, la rupture par soulèvement hydraulique n’a pas été retenue comme mode de défaillance possible pour les levées du val de Villandry/Bréhémont dans la mesure où ce dernier n’est pas défavorable aux calculs des probabilités de rupture et n’est donc pas dimensionnant pour l’étude.

L’estimation des probabilités de défaillance pour chaque mode de rupture et chaque crue considérée a été conduite par discrétisation de la digue en tronçons de 50 mètres.
Chaque tronçon est décrit par :

  • sa géométrie,
  • son niveau de sollicitation hydraulique issu des lignes d’eau modélisées,
  • les désordres, anomalies et singularités identifiés,
  • la nature des sols supports,
  • l’organisation mise en place par le gestionnaire pour surveiller l’ouvrage.

 

Le modèle de calculs utilisé est l’outil CARDigue, développé dans le cadre des études de dangers des digues de classe A de la Loire moyenne et utilisé pour l’ensemble des digues
domaniales de classes B et C de la Loire et de ses affluents.

Dans le cadre de la présente étude, le paramétrage de l’outil de calculs a été testé vis-à-vis de l’érosion interne afin d’assurer la cohérence des résultats avec les investigations
géotechniques réalisées dans le cadre de la présente étude.

Dès la crue de période de retour 10 ans, les eaux de la Loire surversent et contournent la ligne de défense principale à son extrémité aval au niveau de la confluence avec l’Indre
et remontent par remous à l’arrière de celle-ci.

Cette dynamique s’accroit jusqu’à l’entrée en fonctionnement du déversoir du Vieux Cher et l’apparition de surverses par-dessus la ligne de défense principale pour une période de retour de 100 ans en aval de la commune de Bréhémont. Le val est alors quasiment totalement inondé.

Le déversoir de la Chapelle-aux-Naux est sollicité pour une crue de période de retour 500 ans.

On considèrera donc que le niveau de protection apparent du système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont se situe au niveau d’eau lié à la crue de période de retour 100 ans.

0.5. Caractérisation de la gravité du risque associé à la défaillance du système d’endiguement

L’étude de dangers évalue le risque d’inondation dans la zone protégée, à travers différents scénarios d’inondation qui ont été simulés avec des outils de modélisation hydraulique.

Pour chacun d’eux, la gravité de l’inondation générée par la défaillance de la digue est estimée par le nombre de victimes potentielles. Les valeurs fournies intègrent également les enjeux concernés par le remous de la Loire, contournant le système d’endiguement, lorsque celui-ci a une incidence. La criticité du scénario est ensuite évaluée en croisant la gravité de l’inondation et la probabilité de rupture de la digue.

Les scénarios d’inondation par défaillance du système ont été déterminés à partir :

  • des résultats de l’analyse fonctionnelle hydraulique du système d’endiguement (connaissance du niveau de protection apparent du système d’endiguement),
  • des résultats de la mise en œuvre du modèle d’aléa de rupture (identification des tronçons présentant une probabilité non négligeable de se rompre),
  • de la localisation des enjeux (choix du scénario le plus pénalisant),
  • de la volonté de simuler un scénario qui touche l’ensemble de la zone protégée.

Cinq scénarios d’inondation par défaillance ont été simulés sur la levée du val de Villandry/Bréhémont :

  • ouverture d’une brèche en amont du déversoir du Vieux Cher,
  • ouverture d’une brèche entre le déversoir du Vieux Cher et le pont de l’A85,
  • ouverture d’une brèche entre le pont de l’A85 et le pont de Langeais,
  • ouverture d’une brèche entre le pont de Langeais et Bréhémont,
  • ouverture d’une brèche entre Bréhémont et Rupuanne.

Par ailleurs, la zone située à l’arrière immédiat d’une brèche est le lieu d’une dissipation importante d’énergie, liée à l’entrée brutale des eaux dans la zone protégée. L’analyse des brèches historiques connues sur la Loire montre que la dissipation d’énergie peut provoquer la destruction du bâti et l’apparition de fosses d’érosion dans le terrain naturel. En conséquence, une zone dite « de destruction du bâti » est matérialisée en aval du site de brèche modélisé afin de représenter ce phénomène.

0.6. Mesures de réduction des risques

Au regard de l’analyse de risques menée sur le système d’endiguement du val de Villandry/Bréhémont et dans l’objectif d’atteindre un niveau de risque aussi bas que possible, un programme de mesures de réduction du risque a été élaboré. Il comprend :

  • des mesures de gestion, qui visent à améliorer et à consolider l’organisation et la surveillance de l’ouvrage, notamment en cas de crue,
  • des mesures structurelles, qui ont vocation à rapprocher au maximum le niveau de protection de l’ouvrage de son niveau de protection apparent,
  • des mesures visant à améliorer la connaissance des phénomènes, de l’ouvrage, ainsi que les méthodes d’analyse de risques.

Les principales mesures de ce programme sont présentées de manière synthétique ci-après.

0.6.1. Mesures de gestion

L’étude de dangers a permis de mettre en lumière plusieurs axes d’amélioration de la gestion actuelle et de diminuer la gravité en cas d’inondation causée par la défaillance du système d’endiguement :

  • demande de révision de l’arrêté préfectoral de classement du système d’endiguement de Villandry/Bréhémont en catégorie B selon le décret n°2015-526 du 12 mai 2015,
  • établissement de consignes de surveillance basées sur l’activation de trois niveaux (un niveau hors crue et deux niveaux en crue),
  • surveillance spécifique au droit des déversoirs du Vieux-Cher et de la Chapelleaux-Naux, des anciens sites de brèches et des canalisations,
  • maintien du programme d’entretien de l’ouvrage et du lit de la Loire,
  • gestion de l’usage de la digue par la mise en place d’AOT et/ou de convention,
  • élaboration d’un plan d’évacuation de mise en sécurité des populations exposées,
  • porter à la connaissance des acteurs concernés, les résultats de l’étude de dangers (le maire pour le Plan Communal de Sauvegarde, le préfet pour le PPRI,
  • le SPC pour la prévision des crues et les gestionnaires, notamment le Département).

0.6.2. Mesures structurelles

L’étude de dangers menée met en évidence la nécessité de proposer des mesures structurelles visant à rapprocher le niveau de protection du niveau de protection apparent. Pour cela, un programme d’actions devra être engagé :

  • diagnostic puis traitement des canalisations traversantes les plus préjudiciables,
  • diagnostic puis traitement de la végétation ligneuse présente sur la levée et en pied de digue,
  • inspection de l’intérieur des bâtiments encastrés dans les talus,
  • mise en place de « chemins de service », aussi bien côté Loire que côté val, permettant d’assurer l’inspection des pieds de digue,
  • diagnostic puis traitement des tronçons concernés vis-à-vis de leur sensibilité au glissement et à l’érosion interne.

0.6.3. Mesures fonctionnelles

Les mesures fonctionnelles visent à assurer un niveau de protection de la digue supérieur au niveau de protection apparent, c’est-à-dire à permettre la surverse sans création de brèche.

La présente étude a mis en évidence que le niveau de protection apparent du système d’endiguement (c’est-à-dire le niveau de la crête de digue) correspond à une crue de période de retour de 100 ans pour le val de Villandry/Bréhémont.

La présente étude a montré que la ligne de défense principale du val de Villandry/Bréhémont présente de nombreux points bas engendrant des risques de défaillance par surverse pour la crue centennale. Il est préconisé la réalisation d’une étude hydraulique plus fine afin d’apprécier et de caractériser l’ampleur et le nombre réel des points de surverse. Ces points bas devront, à terme, faire l’objet de mesures visant à les rehausser ou à rendre la levée résistante à la surverse.

0.6.4. Amélioration des connaissances

Cette amélioration porte sur les phénomènes et les approches complexes tels que l’hydrologie fine de la Loire et de ses affluents, l’impact du changement climatique, l’évolution du lit de la Loire, la formation des brèches, le phénomène d’érosion interne ou les méthodes de calculs des probabilités de rupture des digues.

L’étude de dangers a également mis en avant la nécessité d’approfondir le diagnostic du système d’endiguement (état des pieds de digues, canalisations traversantes, incidence de la végétation sur le risque de défaillance du système d’endiguement, état du fusible du déversoir, etc.).

0.6.5. Conclusion sur l’étude de réduction des risques

L’étude de dangers a mis en évidence l’importance du maintien voire du renforcement du dispositif d’entretien, de surveillance et de gestion du système d’endiguement.

Les principales mesures à mettre en place pour rapprocher au maximum le niveau de protection de la digue de son niveau de protection apparent sont les suivants :

  • adapter les consignes de surveillance du système d’endiguement au regard des conclusions de l’étude de dangers (priorité de niveau 1),
  • surveiller de façon spécifique lors des épisodes de crue les points de vigilance suivant : les canalisations traversantes, les bâtiments encastrés, les déversoirs (priorité 1),
  • diagnostiquer (priorité 1) puis traiter les canalisations traversantes les plus préjudiciables (priorité 2),
  • établir un plan d’action de traitement de la végétation, puis un diagnostic des sujets les plus préjudiciables (priorité 1) pouvant conduire à l’abattage des principaux sujets ligneux (priorité 2),
  • évaluer et traiter la sensibilité à l’érosion interne et au glissement des tronçons concernés (priorité 2).

La mise en œuvre de l’ensemble des mesures de réduction du risque structurelles et de gestion sur le système d’endiguement du Villandry/Bréhémont doit être apprécié au regard des linéaires de digue à traiter et au niveau de protection résiduel visé.