M5 Inondation et plaine alluviale

Topique

Une crue est le débordement du lit d'une rivière sur sa plaine d'inondation, un processus naturel qui se produit tous les un à cinq ans, coïncidant précisément avec le débit dominant qui remplit le lit jusqu'au niveau de ses berges. Ce débit est, en effet, le principal facteur responsable de la formation de cette plaine d'inondation au fil du temps.

La fréquence des crues est déterminée par l'analyse des débits : la distribution de Gumbel, ou une distribution plus générale des valeurs extrêmes lorsque la distribution de Gumbel est insuffisante, s'ajuste à la série des débits annuels maximaux d'une rivière. Cet ajustement permet d'estimer le débit attendu pour une période de retour donnée. Dans cette même série, le niveau de crue marque le seuil précis à partir duquel la plaine d'inondation commence à être inondée.

L'écoulement qui se produit à travers la plaine d'inondation est fondamentalement différent de l'écoulement à l'intérieur du lit : il est beaucoup plus lent car il rencontre une plus grande rugosité, ainsi que de la végétation et des obstacles absents du lit, et il est également bidimensionnel et moins profond. Les équations de Saint-Venant pour les eaux peu profondes, formulées en deux dimensions, constituent le fondement physique des modèles hydrauliques de crue les plus utilisés pour représenter précisément cet écoulement à travers la plaine inondable.

La plaine inondable agit comme un véritable tampon contre les eaux de crue qui l'envahissent : elle stocke l'eau lors de la montée des eaux, et ce stockage atténue le débit de pointe qui atteindrait autrement l'aval, en libérant lentement cette eau une fois que les eaux de crue commencent à se retirer, prolongeant ainsi la durée de l'hydrogramme. La connectivité latérale qui relie le lit du cours d'eau, la plaine inondable et la nappe phréatique est cruciale dans ce processus : pendant la crue, l'eau qui envahit la plaine inondable s'infiltre dans le sous-sol et recharge ainsi la nappe phréatique locale.

Le rôle écologique des crues est tout aussi fondamental que leur rôle hydraulique : le concept de cycle de crue décrit comment cette connexion périodique entre le cours d'eau et sa plaine inondable est, en soi, le principal moteur de la productivité biologique de l'ensemble de l'écosystème riverain qui en dépend. Les plaines inondables retiennent une part importante des sédiments transportés par le fleuve, réduisant ainsi la charge qu'il charrie en aval ; elles filtrent les nutriments et les polluants avant qu'ils n'atteignent des zones plus éloignées ; et, grâce à tous ces processus cumulatifs, elles deviennent parmi les sols agricoles les plus fertiles au monde.

Le comportement attendu de ce système inclut une atténuation du pic de crue de 10 à 40 % à chaque passage d'un pic de crue dans une plaine inondable, ainsi qu'un allongement de l'hydrogramme pouvant être multiplié par deux à cinq. Ainsi, depuis le débordement du lit principal, point de départ de ce document, jusqu'à l'allongement de l'hydrogramme final, en passant par la fréquence des crues, l'écoulement sur la plaine, l'amortissement de la crue et le rôle écologique de son cycle, la crue et sa plaine alluviale font en sorte que le fleuve ne se limite jamais à son lit principal, mais déborde périodiquement sur le territoire qu'il a aménagé autour de lui.

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