Modélisation du ruissellement pluvial

L’étude doit qualifier le ruissellement en milieux agricoles et urbains, hors écoulements dans les réseaux d’eaux pluviales, et produire des résultats cartographiques et chiffrés utiles à l’analyse du risque et à l’aide à la décision. Elle couvre un périmètre de 810 km². La tranche ferme comprend trois phases ; une tranche optionnelle porte sur la sensibilité à la production du ruissellement diffus.

État des lieux

Le prestataire rassemble les données disponibles et constitue une base locale structurée : données physiques et topographiques, occupation des sols, éléments influençant les écoulements, ouvrages de lutte contre le ruissellement et de rétention, événements passés, pluviométrie, bâtiments, infrastructures et données de réseaux pluviaux disponibles. Il exploite également les études existantes et les données mises à disposition, dont le LIDAR HD.

Il établit un diagnostic des bassins versants : forme et occupation des sols, conditions de propagation, orientation des pluies, sous-bassins et axes d’écoulement, interfaces rural-urbain et événements marquants. Aucune prospection de terrain n’est exigée pour la collecte de données de cette phase.

Livrables : rapport d’état des lieux, cartographies et bases de données en PDF et SIG. Sont prévues une réunion COPIL en présentiel pour présenter la méthode et les données, ainsi qu’une réunion technique de validation, possible en visioconférence.

Jumeau numérique, modèle et simulations historiques

Le prestataire structure et homogénéise les données SIG, produit un modèle numérique de surface intégrant la topographie, les éléments anthropiques et les facteurs d’écoulement, puis découpe le territoire en sous-bassins. Il met en place un modèle hydrologique et hydraulique, ou assimilé, représentant par calcul physique la hauteur et la vitesse des écoulements sur chaque maille élémentaire.

Le modèle doit être adapté au périmètre de 810 km², avec une résolution cible inférieure à 5 m et un calcul haute performance. Il traite la transformation pluie-débit, l’interception, l’infiltration, le ruissellement de surface et la propagation sur le terrain naturel ou artificiel. Il prend en compte théoriquement l’effet tampon des haies et aménagements hydrauliques doux. Il n’est pas demandé de modéliser les écoulements dans les cours d’eau ni dans les réseaux pluviaux ; en milieu urbain, les avaloirs et grilles sont représentés par une règle capacitive, sans modéliser la saturation des émissaires.

Les paramètres d’entrée sont définis et justifiés par le titulaire, puis proposés aux maîtres d’ouvrage pour validation. Le titulaire sélectionne et simule trois événements pluvieux historiques, compare les résultats aux observations disponibles et explicite les écarts. Il ajuste les paramètres, présente le calage et ses limites, puis teste la sensibilité aux variations des paramètres ; les tests de précipitations peuvent intégrer des hypothèses de changement climatique. Un nombre restreint et optimisé de journées de terrain est prévu pour contrôler par échantillonnage les sorties du modèle.

Livrable : rapport de synthèse sur le modèle, ses paramètres et les simulations historiques. Des réunions techniques de validation des paramètres et scénarios, puis de présentation des résultats de phase 2, sont possibles en visioconférence.

Scénarios de pluie et résultats

Le titulaire définit au moins neuf scénarios de pluie représentatifs. Les niveaux d’occurrence à simuler pour chaque scénario sont de type 10 ans, 30 ans et 100 ans. Les exemples de scénarios comprennent deux configurations hivernales à précipitations généralisées (hyétogramme long, avec sols saturés ou non saturés) et un scénario orageux de courte durée avec sols non saturés. Le choix est discuté avec les maîtres d’ouvrage et le comité technique ; des simulations supplémentaires sont prévues aux prix unitaires.

Pour les scénarios retenus, le prestataire produit les simulations et des cartes lisibles par sous-bassin, montrant les zones potentiellement inondées, les vitesses lorsqu’elles sont pertinentes et les principaux axes de ruissellement. Les sorties SIG comprennent les valeurs maximales de hauteur et de vitesse pour chaque scénario ainsi que les résultats dynamiques à chaque pas de temps. Des hydrogrammes de fin de simulation sont fournis pour les zones d’intérêt définies après les simulations.

Livrables : atlas cartographique par sous-bassin et par commune, données SIG des résultats (raster géoréférencés ou shapefile) et rapport de synthèse avec analyse critique. Sont prévues une restitution technique et une restitution finale au COPIL en présentiel.

Tranche optionnelle : ruissellement diffus

Sur ordre de service, le titulaire établit une carte de sensibilité à la production du ruissellement diffus par une modélisation dite « sèche », de type IRIP ou équivalente. La méthode croise relief, nature pédologique du sol, occupation du sol et précipitations ; un score de sensibilité est déterminé par pixel, à la résolution du jumeau numérique de la tranche ferme.

Livrables : atlas par sous-bassin et commune, rasters géoréférencés des résultats et des couches sources et intermédiaires de calcul (raster ou shapefile), ainsi qu’un rapport présentant la méthode, les résultats et leur analyse critique. Aucune réunion spécifique n’est prévue pour cette tranche ; son suivi s’effectue au moyen des réunions de la tranche ferme.

Formats, suivi et remise

Les rendus sont remis en version numérique, sans version papier demandée. Les rapports sont en Word et PDF ; les tableurs en Excel et PDF ; les illustrations dans leur format natif. Les données SIG sont fournies au format QGIS ou compatible, en Lambert 93 (EPSG 2154), dans un format OGR exploitable ; Shapefile ou GeoPackage est privilégié. Les couches doivent être nommées et versionnées, comporter des identifiants uniques, des géométries homogènes et les données attributaires correspondantes. Chaque jeu de données est accompagné de métadonnées XML conformes à INSPIRE (ISO 19115 et 19139) et d’une documentation descriptive. Les cartes sont remises en SIG et en image.

Les maîtres d’ouvrage peuvent demander les corrections nécessaires jusqu’à acceptation définitive, incluses dans le forfait. Les supports de réunion et documents annexes sont transmis cinq jours ouvrés avant la réunion ; le compte rendu l’est au plus tard dix jours après. Des échanges courts et réguliers avec le coordonnateur sont à prévoir.