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Comprendre et atténuer les crues à Val Morin :

Une première analyse

(Document préliminaire rédigé pour réflexion et discussion)

Claude Marche

Juin 2017

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Résumé

La rivière du Nord descend du lac de la Montagne Noire en collectant les eaux d’un bassin versant de 400 km2 lorsqu’elle sort du lac Raymond à Val Morin. Depuis la création du village, on y observe régulièrement des inondations importantes au printemps et parfois à l’automne puis des étiages sévères certains étés. Les inondations sont à craindre lorsque le débit à Ste Agathe dépasse 60 m3/s. Elles affectent surtout le secteur de la rue Boudrias, le centre du village, la 7ème avenue et le tour du lac Raymond.

Notre objectif était de comprendre les mécanismes du développement de ces crues, d’en suivre et d’en détailler le déroulement puis de juger s’il était possible d’agir pour en réduire les conséquences.

Pour ce faire nous avons choisi d’exploiter, par la modélisation numérique du bassin et de la rivière, une approche nouvelle, basée sur le développement d’un modèle de simulation des écoulements du bassin versant du lac Raymond, puis nous avons réglé les paramètres de ce modèle jusqu’à ce qu’il reproduise raisonnablement les débits et les niveaux engendrés par la pluie courte mais intense et documentée du mois d’octobre 2016. Nous avons ensuite soumis ce modèle aux conditions climatiques observées en avril 2002 et procédé à une analyse complète des résultats. Nous avons alors commencé à réfléchir à quelques moyens d’action possibles face à cette crue en vue de réduire les inondations qu’elle a engendrées. Nous avons alors étudié en temps réel et au jour le jour la montée de la crue d’avril 2017.

Les simulations effectuées sur les crues de 2002 et 2017 démontrent que différents moyens techniques disponibles actuellement pourraient effectivement, s’ils étaient mis en œuvre individuellement, abaisser la laisse d’inondation de 10 à 15 cm et le débit maximal des crues de plus de 10 % le long du cours principal de la Rivière du Nord sur le territoire de Val Morin. Appliquées en les combinant, ces interventions planifiées et codifiées pourraient conduire à des gains plus importants. Il en résulterait des diminutions sensibles des surfaces inondées dans les zones les plus à risque.

Mais ces résultats sont encore préliminaires. Leur confirmation demande une vérification des contrôles hydrauliques actuels aux différents lacs importants du bassin, une connaissance plus précise de certaines parties du réseau hydrique et une réflexion poussée sur les impacts éventuels des interventions envisagées.

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Table des matières

1.0 Introduction ………………………………………………………………………………………………………………… 4

2.0 Le bassin versant du lac Raymond et son modèle numérique …………………………………..… 6

2.1 Éléments constitutifs du modèle ………………………………………………………………….…. 7

2.2 Validation mathématique de la programmation ……………………………………………... 8

3.0 Pluie du 20 octobre 2016 et réglage préliminaire du modèle ………………………………….……. 9

4.0 Première simulation d’une crue historique : les inondations d’avril 2002 ………………..…. 15

4.1 Apports au bassin versant en avril 2002 ……………………………………………………………..…. 16

4.2 Comparaison des débits calculés et mesurés ……………………………………………………….... 19

4.3 Comparaison des niveaux aux lacs principaux du bassin ……………………………………..…. 20

4.4 Comportement du lac Raymond ………………………………………………………………………..….. 23

4.5 Remarques sur les mécanismes de la crue …………………………………………………………..…. 24

4.6 Niveaux maximums calculés comme atteints en avril 2002 ………………………………….... 28

5.0 Quelques solutions envisageables pour la minimisation des inondations à Val Morin ..… 32

5.1 Sortie élargie au rocher Gibeau ……………………………………………………………………………..… 32

5.2 Ajustements temporaires des débits sortant des lacs principaux …………………………... 35

5.3 Création d’une zone d’emmagasinement sur la rivière Noire ……………………………….…. 43

6.0 Une analyse préliminaire de la crue de2017 …………………………………………………………………... 49

7.0 Conclusions ……………………………………………………………………………………………………………………. 59

8.0 Remerciements ……………………………………………………………………………………………….…………….. 61

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1.0 Introduction

La rivière du Nord descend du lac de la Montagne Noire en collectant les eaux d’un bassin versant de 400 km2 lorsqu’elle sort du lac Raymond à Val Morin. Depuis la création du village, on y observe régulièrement des inondations importantes au printemps et parfois à l’automne puis des étiages sévères certains étés. Les inondations préoccupent les résidents du village et les riverains du lac depuis les années 1940. Elles ont fait l’objet de plusieurs études. Plusieurs rapports dont certains très documentés ont été remis à la municipalité entre 1980 et 1992 et fournissent quelques ordres de grandeur importants (SIMA, 1992) que nous résumons ci-dessous :

• Le débit moyen de la rivière au lac Raymond se situe autour de 9,2 m3/s; • Février est le mois des plus faibles débits; • La crue printanière est généralement observée entre le 15 avril et le 15 mai; • Les embâcles jouent peu de rôle dans les inondations observées. • Le bassin versant comporte des lacs importants par lesquels 60 % environ des eaux de

fonte et de ruissèlement rejoignent le cours principal de la rivière. 40% de ces eaux y parviennent donc directement et sans contrôle.

• La station permanente 040122 (Ste Agathe) opérée par les ministères relevant du gouvernement du Québec fournit le débit instantané de la rivière un peu en aval de sa confluence avec la rivière Noire, vers son entrée dans Val David. Les analyses statistiques effectuées sur les données recueillies à cette station permettent de chiffrer la sévérité des crues par la récurrence de leur débit maximal: Récurrence de 2 ans : 54 m3/s Récurrence de 5 ans : 62 m3/s Récurrence de 10 ans : 67 m3/s Récurrence de 20 ans : 71 m3/s Récurrence de 100 ans : 80 m3/s

(Notons que cette classification est mal adaptée à Val Morin. Les résultats qui suivent montrent que la gravité des inondations à Val Morin dépend à la fois du débit maximal de la crue et de son volume en raison de la grande capacité d’absorption et de rétention du lac Raymond)

• Les débits maximum des crues ont été relevés entre 1971 et 1992. Durant cette période, plusieurs crues majeures ont été subies : 1981 : Débit maximal de 78,9 m3/s 1986 : Débit maximal de 67 m3/s 1979 : Débit maximal de 63 m3/s La crue de 1976 et celle de 1992 sont restées dans la mémoire des résidents :

(1976 : Débit maximal de 53 m3/s, 1992 : Débit maximal de 62,4 m3/s)

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Plus récemment celle de 2002 atteignait son débit maximal de 78,4 m3/s à Ste Agathe le 18 avril;

Et bien sûr celle de 2017 pendant laquelle le débit maximal de 77 m3/s a encore été enregistré le 18 avril.

C’est cette crue d’avril 2002 que nous avons choisie d’étudier en détail puisqu’elle a engendré un débit record, qu’elle est encore présente dans notre mémoire collective et que ses données ont été conservées dans les archives publiques des ministères concernés.

Notre objectif était de comprendre les mécanismes de cette crue, d’en suivre le développement dans la succession des données et des mesures effectuées sur la période de 11 jours pendant lesquels s’est effectuée la montée en crue puis de voir s’il aurait été possible d’en influencer le cours. Pour ce faire nous avons choisi d’exploiter, par la modélisation numérique du bassin et de la rivière, une approche nouvelle et qui n’apparait dans aucune des études antérieures :

• Nous avons développé un modèle numérique de simulation des écoulements du bassin versant du lac Raymond.

• Nous en avons validé la programmation mathématique. • Nous avons réglé les paramètres du modèle jusqu’à ce qu’il reproduise raisonnablement

les débits et les niveaux engendrés par la pluie courte mais intense du mois d’octobre 2016 pendant laquelle les mesures nécessaires avaient été effectuées par le personnel municipal et certains résidents.

• Nous avons ensuite soumis ce modèle aux conditions climatiques observées entre le 8 et le 20 avril 2002 selon les archives gouvernementales et procédé à une analyse complète des résultats.

• Nous avons ensuite réfléchi aux moyens d’action possibles face à cette crue et aux inondations qu’elle a engendrées.

Nous présentons ci-dessous les résultats obtenus à ce jour. Nous explorons certaines pistes de solution visant à minimiser localement les conséquences des crues et en tirons certaines conclusions qui restent préliminaires à ce stade.

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2.0 Le bassin versant du lac Raymond et son modèle numérique

La figure 1 montre l’étendue du bassin versant du lac Raymond et donc la zone géographique couverte par le modèle mathématique de ce bassin développé sur Excel. Globalement, la zone représentée va du lac de la Montagne Noire au Lac Raymond et sa superficie est d’un peu plus

de 400 km2.

Figure 1 (Source : Abrinord)

Le cours principal, orienté nord-sud reçoit d’importantes contributions de sa partie ouest par des cours d’eau venant du lac Joseph, du lac Godon par le lac Papineau, du lac de la Rouge , du lac Manitou et du lac des Sables par la rivière Noire, du lac à la truite puis du lac Paquin. La partie est du bassin contribue au débit par la branche du lac Ludger puis par de petits apports répartis en rive gauche jusqu’à la branche recevant entre autre les eaux du lac Lasalle.

Le cours principal de la rivière du Nord traverse ainsi trois lacs importants : le lac de la Montagne noire vers la source, le lac Brulé pratiquement au centre du bassin et le lac Raymond à sa limite d’aval. Le plan d’eau du lac Brûlé est le plus important et son contrôle est assuré par un barrage tout comme celui des lacs de la Montagne Noire, Papineau, Ludger, Manitou et Des Sables.

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2.1 Éléments constitutifs du modèle

Le modèle est constitué d’un réseau de segments de rivière et de lac connectés par des jonctions. Les lois de la modélisation des écoulements implantées au modèle sont résumées ci-dessous :

• Lac :

Le volume horaire des apports est égal au volume horaire du cours d’eau amont (s’il existe) augmenté du volume ruisselé (égal à l’intensité de la pluie multipliée par la surface du bassin et multipliée par la fraction ruisselée).

Le débit sortant pendant l’heure est le débit passant l’exutoire et est fonction du niveau du lac. Le volume horaire sorti pendant la même heure est égal à 3600 fois le débit sortant. Le volume à la fin de l’heure de calcul est égal au volume initial plus le volume des apports et moins le volume sorti. Le niveau du lac à la fin de l’heure est calculé selon le volume final du lac.

• Cours d’eau :

Le débit en aval d’un segment de type cours d’eau est égal au débit en amont modifié par un laminage tenant compte du stockage instantané dans chaque tronçon. La technique de Muskingum est retenue. Elle est décrite en Annexe 1. Un étalonnage du modèle en conditions connues peut aider à fixer les valeurs précises de la transformation dans tout le réseau.

Une valeur approchée peut être établie en tentant de reproduire au mieux les débits observés aux différents lacs instrumentés lors d’une pluie bien installée et régulière.

• Jonction :

Le débit en aval de la jonction est égal à la somme des débits y parvenant augmenté du débit des apports ruisselés du bassin complémentaire.

En partant des apports en eau (pluie et/ou neige) au bassin, mesurés heure par heure ou connus des archives, le modèle produit pour tous les points de calculs les débits et les niveaux locaux à chaque instant.

Le calcul du transit des eaux entre ces différents éléments sous des conditions climatiques imposées permet de prévoir les évolutions des débits et des niveaux aux endroits d’intérêt. Il fournira aussi dans d’autres applications les intrants nécessaires au suivi des contaminants potentiellement émis en différents endroits du bassin.

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2.2 Validation mathématique de la programmation

Il est facile de calculer qu’une pluie constante de 2 mm/h tombant uniformément sur un bassin versant de 400 km2 engendre, après un temps suffisant (temps de concentration du bassin) et sans infiltration, un débit dans la rivière de 222 m3/s à l’exutoire. Nous avons donc soumis le modèle à une pluie constante de 2 mm/h et avons obtenu un débit final de 220 m3/s à la sortie du lac Raymond (exutoire). Les débits stabilisés étaient alors disponibles en chaque point du réseau et ont pu être comparés aux valeurs correspondant à leur bassin versant partiel. Les différences obtenues entre valeurs théoriques et valeurs simulées ont toutes été inférieures à 2%. Ce résultat montre que les quantités d’eau sont bien conservées au cours des simulations.

9

3.0 Pluie du 20 octobre 2016 et réglage préliminaire du modèle.

Ajuster les paramètres d’un modèle pluie-ruissellement-débit revient à régler les différents facteurs qui lui permettent de reproduire la fraction ruisselée de chaque sous bassin, le temps de décalage de chaque segment de cours d’eau et la relation niveau-débit évacué de chaque lac.

Pour y parvenir, on procède par essai / erreur en partant des intensités de pluie enregistrées et en tentant de reproduire le mieux possible les valeurs caractéristiques observées et mesurées relatives à des pluies majeures. Par valeurs caractéristiques on entend le niveau de chaque lac où une mesure horaire est effectuée et le débit en chaque section de rivière où une mesure du débit instantané est produite. Les intensités de pluie, les niveaux et les débits mesurés à chaque instant constituent donc l’ensemble de données qui caractérise chaque événement. Cet ensemble peut être plus ou moins complet et devrait si nécessaire être complété par quelques informations complémentaires si celles-ci peuvent affecter la qualité de la modélisation (température de l’air et ensoleillement, degré initial d’humidité des sols, présence de glaces, embâcles, déboisements récents,…..).

Nous avons retenu 8 périodes de pluie et ou de fonte des neiges qui pourraient être utiles au réglage du modèle actuel. Ce sont de la plus récente à la plus ancienne:

• Pluie du 20 octobre 2016 • Pluie du 11 septembre 2015 • Pluie du 16 aout 2015 • Pluie du 9 aout 2015 • Pluie du 26 juillet 2015 • Dégel et pluie du 6 avril 2002 • Dégel du 18 avril 1992 • Dégel du 11 avril 1985

Dans l’état actuel, le modèle a été réglé pour optimiser ses performances à reproduire les effets de la pluie du 20 Octobre 2016 sur la rivière et les lacs instrumentés. Puis il a été directement appliqué à la crue du 6 avril 2002.

Une forte pluie de courte durée a été observée en octobre 2016 sur le bassin versant de la rivière du Nord comme à Montréal et aux environs. On peut supposer qu’elle a affecté tout le bassin mais peut-être à des degrés divers. Seul le pluviomètre de Val Morin a été relevé et a donné un cumul de 80 mm de pluie tombée entre le 20 octobre à midi et le 21 octobre à 16 h00.

La figure 2 montre les hauteurs de pluie relevées depuis le 20 octobre 2016 à midi (Mesures) ainsi que la variation d’intensité horaire que nous en avons fait (I mm/h interprétée) pour déduire un scénario des intensités horaires nécessaires au modèle de calcul (Figure 3).

10

Figure 2

Figure 3

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150

Haut

eur d

e pl

uie

cum

ulée

, mm

Heure depuis le 20 octobre à 12h00

Pluie tombée

Mesures

I (mm/h) interprétée

-2

0

2

4

6

8

10

12

0 50 100 150

Inte

nsité

, mm

/h


Intensité horaire extrapolée

pluie extrap

11

Sous l’effet de cette pluie, le débit de la rivière, mesuré à Ste Agathe (Station 040122), a rapidement changé, passant d’une valeur d’étiage de moins de 2 m3/s à un maximum de 9,28 m3/s le 22 octobre à minuit pour redescendre ensuite.

Nous avons réglé les fractions de ruissellement et les coefficients de laminage dans les lacs et les tronçons de rivière pour reproduire le passage de cette pluie sur le bassin à Ste Agathe. La figure 4 montre comment se comparent les changements de débit observés et calculés à la station de Ste Agathe.

Figure 4

Comme on peut le constater, le débit maximal calculé est conforme au débit maximal observé, le temps du maximum est respecté mais l’augmentation initiale du débit calculé est plus lente que celle observée. Ceci peut s’expliquer par une mauvaise extrapolation des deux seules mesures de pluie disponibles mais plusieurs autres causes peuvent sans doute être invoquées (états initiaux des sols et des lacs mal connus, etc..).

Le calcul nous permet de confirmer et de quantifier le décalage des hautes eaux qui s’observe d’amont en aval lors d’une crue. Ce décalage apparait sur les évolutions comparées des débits au lac Brûlé et à Val David par exemple pour la partie amont du bassin (Figure 5) ou entre Val David, le pont de la 10ème avenue et la sortie du lac Raymond plus en aval (Figure 6).

0

2

4

6

8

10

0 50 100 150

Débi

t, m

3 /s


Débit à Ste Agathe

Débit calculé

Débit mesuré

12

Figure 5

Figure 6

Le calcul nous renseigne ainsi sur le débit passant à Val Morin ou sortant à tout moment du lac Raymond ainsi que sur le niveau de ce lac alors qu’aucune mesure n’y est effectuée.

Le modèle de calcul nous a donc permis de compléter notre connaissance de cette crue en montrant son incidence sur les débits et les niveaux en plus d’une vingtaine d’endroits situés le long de la rivière, de ses affluents et de ses lacs. On peut ainsi constater comment s’est modifiée cette crue entre le lac Brûlé et le lac Raymond en comparant les variations des débits sortants calculées pour les deux lacs (figure 7) :

0,01,02,03,04,05,06,07,08,09,0

10,0

-20,0 0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0

Brûlé (11)

Am Ste A (12)

ValDav (13)

0123456789

-20 0 20 40 60 80 100

ValDav (13)

10 Av (16)

Av L Raym (18)

13

Figure 7

Ils permettent de constater que le débit maximal engendré par cette pluie au lac Raymond n’est pas plus élevé que celui observé à Ste Agathe malgré les multiples apports d’un bassin versant presque doublé. Ce résultat met en évidence l’importance des rétentions temporaires exercées automatiquement par les lits mineurs des cours d’eau et les barrages, surtout lors des situations initiales d’étiage.

Parallèlement à ces variations de débits, des changements de niveaux importants sont observés sur les deux lacs et montrées à la figure 8.

Figure 8

0

2

4

6

8

10

0 50 100 150

Déb

its, m

3 /s


Débits sortants

Lac brûlé

Lac Raymond

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 50 100 150

Varia

tions

, m


Variations des niveaux

Lac Brûlé

Lac Raymond

14

Le modèle pourrait certainement être ajusté plus finement sur les mesures disponibles mais il faudrait disposer d’une meilleure connaissance de l’intensité horaire de la pluie et de sa répartition spatiale sur le bassin pour valoriser pleinement cet effort.

D’autres réglages sont encore à prévoir pour reproduire plus fidèlement les contrôles de niveaux effectifs, naturels ou artificiels, exercés sur les différents lacs comportant des barrages. Toutefois, ils pourront se faire en parallèle avec les premières exploitations du modèle et au fur et à mesure que s’améliorera notre compréhension des mécanismes d’inondation locaux.

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4.0 Première simulation d’une crue historique : les inondations d’avril 2002

Plusieurs crues importantes ont affectées Val Morin et le cours supérieur de la Rivière du Nord depuis l’établissement du village. L’une des inondations les plus mémorables des années récentes est sans doute celle de 1976 comme le montre cette image de la page titre d’un journal local de l’époque daté du 21 avril 1976 qui nous a été transmise par Monsieur André Gauthier.

Illustration I1 : Inondations d’avril 1976 à Val Morin

La situation se reproduit périodiquement et l’illustration I2 est typique de ce qu’on peut s’attendre à voir sur le chemin de la Rivière tous les 10 ans environ. La photographie a été prise le 18 avril 2017.

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Illustration I2 : Rue de la Rivière à la courbe des étangs de Val David (Courtoisie André Gauthier)

Nous avons choisi de travailler d’abord sur la crue de 2002 parce qu’étant assez récente, elle est mieux documentée au niveau des données climatiques disponibles et a affecté un bassin dont l’état était proche de celui que nous pouvons observer actuellement.

4.1 Apports au bassin versant en avril 2002

Au mois d’avril 2002, deux épisodes de pluie importante ont eu lieu alors que le bassin était encore enneigé. Le tableau T1 montre jour par jour la pluie tombée entre le 5 avril alors que le dégel n’était pas installé et le 21 avril, date où la décrue était confirmée dans tout le bassin. Le cumul de pluie entre le 8 et le 20 avril avait alors atteint 52 mm.

17

Tableau T1

date mm eau cumul Température 5 0 0 1 6 0 0 -1 7 0 0 1 8 0 0 5 9 8 8 11

10 15 23 8 11 0 23 10 12 0 23 16 13 6 29 12 14 1 30 14 15 0 30 15 16 2 32 23 17 0 32 27 18 14 46 23 19 1 47 22 20 5 52 6 21 0 52 5

Le tableau T1 montre aussi que la température maximale a augmenté significativement pendant cette période, depuis le gel jusqu’à plus de 25 degrés, engendrant par la fonte des neiges induite, une augmentation significative des apports en eau.

Nous avons estimé la fonte en quantité équivalente de pluie et avons déterminé, jour par jour, les apports combinés pluie – neige reçus par ce bassin. Ils apparaissent au tableau T2.

Tableau T2

Date (avril 2002)

Apports totaux (mm)

5 0 6 0 7 0 8 5 9 19

10 23 11 10 12 16 13 18 14 15 15 15 16 25 17 27 18 37 19 23 20 11

18

Ils sont représentés graphiquement à la figure 9.

Figure 9

Notre modèle simule le bassin étape par étape selon un pas de temps réglable. Nous avons donc simulé cette crue du 8 avril au 20 avril 2002 en retenant un pas de temps de 2 heures et en introduisant les intensités des apports précédemment recalculées toutes les 2 heures (Figure 10). Nous avons démarré les simulations le 8 avril 2002 à 0h00.

Figure 10

-10

0

10

20

30

40

0 5 10 15 20 25

Haut

eur j

ourn

aliè

re,

mm

Date, avril 2002

Apports (pluie + neige)

Apports

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 100 200 300 400

Inte

nsité

, mm

/h

Heure depuis le 8 avril 2002 à 0h00

Intensité horaire des apports

Intensité horaire

19

4.2 Comparaison des débits calculés et mesurés

Nous avons effectué les simulations en ajustant la fraction ruisselée et en conservant directement les réglages de laminage obtenus de la pluie d’octobre 2016.

Nos données actuelles rendent compte des variations journalières de débit au lac Ludger (station 40132) et à Ste Agathe (Station 40122). Nous avons pu comparer ces informations aux valeurs calculées aux nœuds 71a (sortie du lac Ludger) et 12 (Ste Agathe) respectivement.

Les données disponibles montrent que la crue s’installait le 9 avril en haut du bassin et que le débit maximal sortant du lac Ludger a été de 11 m3/s le 18 avril. La décrue commençait vraiment le 19 avril au lac Ludger. Le modèle donne pour cet endroit un débit maximal de 12 m3/s atteint une dizaine d’heures plus tôt et prédit une décrue un peu plus rapide.

Il fallait attendre le 20 avril pour voir les débits diminuer à Ste Agathe comme le montre la figure 11 où sont représentés les variations des débits mesurés et calculés pour Ste Agathe.

:

Figure 11

Au plus fort de la crue, le débit maximal calculé à Ste Agathe, très voisin du débit maximal journalier observé, se situait légèrement en dessous de 80 m3/s et en fait vraiment une des plus fortes crues des années récentes.

Malgré les multiples aspects inconnus de cette crue et les nombreuses hypothèses posées, le synchronisme entre les mesures de débit de l’époque et les valeurs calculées pour Ste Agathe nous semble satisfaisant actuellement. Des améliorations pourront sans doute être apportées dans certaines phases de la montée en crue à plusieurs endroits lorsque les caractéristiques des contrôles de plusieurs lacs seront mieux connus.

0102030405060708090

08-avr. 10-avr. 12-avr. 14-avr. 16-avr. 18-avr. 20-avr. 22-avr.

Débi

t, m

3/s

Date

Avril 2002: Débit à Ste Agathe

Debit mesuré

Debit calculé

20

4.3 Comparaison des niveaux aux lacs principaux du bassin

Les lacs de la Montagne Noire, Ludger, Brûlé, Manitou et des Sables disposent d’une station de mesure des niveaux. Parmi les données qui y ont été recueillies, une série de niveaux journaliers a été conservée pour chacun et reste accessible. Ces données permettent de vérifier les réactions locales du modèle de calcul.

Les figures 12 à 16 montrent les comparaisons entre les niveaux journaliers mesurés et les niveaux calculés chaque deux heures sur la période du 9 au 20 avril.

Figure 12

453

453,1

453,2

453,3

453,4

453,5

453,6

453,7

453,8

453,9

454


Niv

eau,

m

Date

Lac de la Montagne Noire

Niveau observé

Niveau calculé

21

Figure 13

Figure 14

375,00

375,10

375,20

375,30

375,40

375,50

375,60

375,70

375,80

375,90

376,00


Niv

eau,

m

Date

Lac Ludger

Niveau observé

Niveau calculé

367,00

367,10

367,20

367,30

367,40

367,50

367,60

367,70

367,80

367,90

368,00


Niv

eau,

m

Date

Lac Brûlé

Niveau observé

Niveau calculé

22

Figure 15

Figure 16

389,00

389,10

389,20

389,30

389,40

389,50

389,60

389,70

389,80

389,90

390,00


Niv

eau,

m

Date

Lac Manitou

Niveau observé

Niveau calculé

376,00

376,20

376,40

376,60

376,80

377,00


Niv

eau,

m

Date

Lac des Sables

Niveau observé

Niveau calculé

23

Ces résultats ne sont que préliminaires car ils ont été obtenus sans pouvoir vérifier si des ajustements éventuels aux différents ouvrages de contrôle de ces lacs ont pu être faits pendant la crue.

4.4 Comportement du lac Raymond

La figure 17 permet de prendre conscience du laminage majeur (diminution significative du débit maximal de la rivière) exercé par le lac Raymond lors d’une crue de cette ampleur.

Figure 17

Sous ces mêmes conditions, le modèle établit que le niveau du lac Raymond est continuellement monté pendant plus de 9 jours et qu’il aurait atteint une surélévation maximale de 1,7 m les 18 et 19 avril 2002 (figure 18). Mais nous ne disposons pas de mesures permettant de valider ou non ce calcul.

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00


Débi

ts, m

3 /s

Date

Avril 2002: Débits calculés au Lac Raymond

Débit sortant

Débit entrant

24

Figure 18

L’emmagasinement d’eau continuel observé dans le lac Raymond est dû à sa faible section de sortie au rocher Gibeau mais aussi au long bras de rivière qui termine l’élargissement principal du lac et à l’encombrement du lit en aval du rocher Gibeau. Le lac exerce ainsi un effet protecteur sur le cours aval de la rivière (Ste Adèle, St Jérôme, …etc. ) . Il y diminue de moitié le débit maximal de crue à l’entrée de Ste Adèle mais son effet protecteur s’estompe progressivement vers l’aval.

4.5 Remarques sur les mécanismes de la crue

Les calculs effectués nous permettent de détailler les mécanismes principaux de la mise en crue de la rivière du Nord. Les numéros des nœuds servent à localiser les résultats calculés tout au long de la rivière aux figures suivantes.

Dès le début des apports, pluies ou fonte des neiges, les débits de ruissèlement du nord du bassin (lac de la Montagne Noire) sont grossis par les arrivées du nord-ouest (Lac Papineau) et du nord-est (Lacs Cardin et Ludger). Leur amalgame avec les eaux de ruissèlement direct vers la rivière est montré à la figure 19.

306,20

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

308,00

308,20


Niv

eau,

m

Date

Avril 2002: Niveau du lac Raymond

Niveau calculé

25

Figure 19

Au plus fort de la crue, il entre un débit de 28 m3/s environ au lac Brûlé. Celui-ci devrait alors amoindrir la pointe de crue mais les arrivées directes au lac en provenance de l’est du bassin effacent l’effet de laminage de la retenue comme le montre la figure 20.

Figure 20

0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,00

100,00

-50,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00

Déb

its, m

3 /s

Temps, h

Arrivée Cardin-Ludger

RN 8

Nœud 71

Aval 9

0,0010,0020,0030,0040,0050,0060,0070,0080,0090,00

100,00

-50,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00

Débi

ts, m

3 /s

Temps, h

Laminage et apports Brûlé

RN 9

RN 11

26

C’est donc une pointe de crue de 50 m3/s qui parvient au confluent de la rivière du Nord avec la rivière Noire, chargée des eaux de tous les lacs et parties de bassin situés à l’ouest. La conjugaison des deux est montrée à la figure 21. La pointe de crue arrivant à Ste Agathe est donc de l’ordre de 74 m3/s, après une montée continuelle de plus de 200 heures.

Figure 21

Entre Ste Agathe et Val David, la rivière reçoit peu d’apports directs et on observe une faible diminution du débit de pointe de la crue comme le montre la figure 22.

Figure 22

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

-50 0 50 100 150 200 250 300 350

Débi

ts, m

3/s

Temps, h

Arrivée Rivière noire

RN 11

Nœud 110

RN 12

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

-50 0 50 100 150 200 250 300 350

Débi

ts, m

3/s

Temps, h

Ste Agathe - Val David

RN 12

RN 13

27

En aval de Val David puis à Val Morin, la rivière reçoit encore des apports importants de l’est et du sud-ouest. Ceux de l’est sont directement récupérés par la rivière et le lac Raymond alors que ceux du sud-ouest passent par quelques lacs de moyenne importance (lac à la Truite, lac Paquin,…).

Elle parcourt alors une large plaine d’inondation où elle méandre et peut s’étaler. Il s’y effectue un laminage plus marqué et qui équivaut aux apports supplémentaires puisque la pointe de crue est stabilisée comme le montre la figure 23.

Figure 23

Le lac Raymond réduit alors de moitié cette pointe, présentant le marnage (différence entre le niveau maximal atteint par le lac et son niveau normal initial) le plus élevé de tous les lacs du sous bassin supérieur (tableau T3).

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3 /

s

Noeud

Débit maximal le long du cours principal

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin Raymond

Ste Agathe

Val Morin

28

Tableau T3

Tableau Niveaux (Max - Min) Niv max Niv min Variation L M Noire 453,44 453,29 0,15 L Papineau 375,81 375,67 0,14 L Ludger 375,75 375,35 0,40 L Brulé 367,67 366,95 0,72 L Manitou 389,82 389,64 0,18 L Des Sables 376,86 376,21 0,65 L à la Truite 374,68 374,10 0,58 L Paquin 373,89 373,02 0,86 L Raymond 308,08 306,30 1,78

(Note : les valeurs du tableau T3 seront ajustées lorsque les contrôles des lacs auront été vérifiés)

4.6 Niveaux maximums calculés comme atteints en avril 2002

Le niveau d’une rivière est étroitement lié au débit qu’elle transporte et au niveau des lacs qu’elle traverse. Zone par zone, il peut aussi être influencé par un rétrécissement marqué du lit, des obstacles, la présence d’un couvert de glaces, etc...

Notre modèle calcule les niveaux locaux qui peuvent avoir été observés durant la crue de 2002 à partir des débits locaux établis précédemment. Il compare en chaque point d’intérêt le niveau instantané des eaux avec le niveau local de la rive et s’il est disponible, le niveau local des premiers dommages majeurs.

Les graphiques suivants montrent la variation des niveaux locaux et donc si elle a lieu, la mise en inondation du territoire en avril 2002. Ils sont établis en cinq points d’intérêt couvrant le territoire que peut inonder la rivière du Nord à Val Morin soit la 19ème avenue, la rue Boudrias, le pont de la 10ème avenue, le pont de la 7ème avenue et le lac Raymond à la plage municipale.

29

Figure 24

Figure 25

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

309,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures, origine 8 avril 0h00

Inondation 2002, 19ème avenue

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures

Inondation 2002, rue Boudrias

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

30

Figure 26

Figure 27

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures


Niv. des eaux (m)

Rive

Stat. Théatre

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures


Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

31

Figure 28

À titre d’exemple, la figure 25 montre que le niveau calculé des eaux dépassait le niveau du Chemin de la Rivière de 15 cm à la hauteur de la rue Boudrias vers l’heure 265, soit 11 jours après l’heure du début de la simulation et donc le 19 avril 2002. La photographie de l’illustration 3, prise par Monsieur Gauthier, montre l’ennoiement de la rue Boudrias à cette période.

Illustrations I3

Autre interprétation des figures précédentes, les calculs transcrits à la figure 26, montrent aussi que le niveau des eaux n’aurait pas atteint le stationnement du nouveau Théâtre du Marais pendant une telle crue. Les résultats présentés à la figure 27 confirment que c’est sur la 7ème avenue que le premier débordement a eu lieu.

305,50

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures

Inondations 2002, lac Raymond

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

32

5.0 Quelques solutions envisageables pour l’atténuation des inondations à Val Morin

5.1 Sortie élargie au rocher Gibeau

Plusieurs interventions au seuil Gibeau et dans les environs (dynamitage, barrage mobile,…) ont souvent été considérées dans le passé pour limiter les inondations à Val Morin. Il est donc important d’y revenir. Nous nous sommes limités à un élargissement du seuil pour deux raisons : la première parce qu’un approfondissement du lit à cet endroit pourrait résulter en une aggravation des inondations en aval, la deuxième parce qu’il serait nécessaire de construire un ouvrage permettant le contrôle du niveau en dehors des périodes de crue, et de l’opérer. La solution retenue serait plutôt d’utiliser l’emprise du parc linéaire en abaissant et en renforçant la surface de la voie cyclable par exemple, mais aucune des études nécessaires (faisabilité, impact, rentabilité, etc…) n’ont encore été envisagées.

Il est clair que parmi tous les résultats présentés pour décrire l’inondation de 2002, la majorité n’est pas affectée par cette modification à la limite aval du lac donc du bassin. Les résultats montrent que l’évolution des débits seraient inchangée, du lac de la Montagne Noire jusqu’à la limite entre Val David et Val Morin. Mais des changements importants seraient constatés autour du lac et jusqu’en aval du pont de la 10ème avenue. Les figures suivantes précisent ces modifications.

La figure 29 montre que le transit des débits de la même crue dans le lac Raymond engendrerait 1 m environ de moins de remontée des eaux.

Figure 29

306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60307,80308,00308,20

0 100 200 300 400

Niv

eaux

, m

Heures

Niveaux comparés du lac Raymond

Niveaux 2002

Niveaux 2002 Roc Gibeauélargi

33

Pourtant les débits sortants du lac seraient peu modifiés, conservant au lac sa fonction de protection des zones d’aval (augmentation constatée de 4 m3/s du débit de pointe pour un gain de 1 m de sécurité).

Figure 30

Les parties du village situées en aval du pont de la 10ème avenue en profiteraient aussi, d’autant plus qu’elles sont proches du lac. L’effet serait minime en amont de la 19ème avenue.

À la hauteur de la rue Boudrias, le niveau maximal a été établi à 308,72 m lors de l’inondation, le calcul indique qu’il aurait été ramené à 308,42 m si l’élargissement avait été effectué.

Figure 31

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

50,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Débi

ts, m

3/s

Heures

Débits sortants du lac Raymond

Débits 2002Débits 2002 Roc Gibeau élargi

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Niv

eau,

m

Heures


Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

34

À la hauteur de la 10ème avenue, le niveau maximal a été calculé à 308,12 m lors de l’inondation, le calcul indique qu’il aurait été ramené à 307,82 m si l’élargissement avait été effectué.

Figure 32

À la hauteur de la 7ème avenue, le niveau maximal a été calculé à 307,75 m lors de l’inondation, le calcul indique qu’il aurait été ramené à 307,10 m si l’élargissement avait été effectué.

Figure 33

Les chiffres présentés ci-dessus supposent un élargissement du lit de la rivière à 40 m à la hauteur du seuil Gibeau et un approfondissement de certaines zones d’approche au seuil. Ils devraient être confirmés par une étude détaillée des écoulements à l’approche du seuil et dans les premières centaines de mètres en aval avant de dimensionner toute modification du lit dans cette zone.

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m

Heures


Niv. des eaux (m)

Rive

Stat. Théatre

305,50

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Niv

eau,

m

Heures


Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

35

5.2 Ajustements temporaires des débits sortant des lacs principaux

Beaucoup de lacs de ce bassin versant (les lacs Brûlé, Manitou et Des Sables par exemple) sont contrôlés par des barrages. Dans les simulations précédentes, nous avons considéré que ces barrages étaient maintenus aux mêmes caractéristiques avant la crue, pendant toute la durée de la crue et après la crue. Dans chaque cas, les barrages jouaient le rôle de déversoirs passifs.

Nous cherchons maintenant à déterminer si une gestion d’emmagasinement à certains lacs pourrait avoir un réel impact positif sur la limitation des débits et des niveaux à Val Morin. La règle appliquée est d’accepter une montée raisonnable de ces plans d’eau qui n’endommage aucune propriété ou infrastructure autour de ces lacs.

Il suffit, pour simuler une telle situation, d’imposer, pas de temps par pas de temps le débit évacué et celui-ci est pris en compte automatiquement dans l’ensemble des calculs.

À titre très préliminaire, nous présentons dans la suite le résultat de deux gestions appliquées à la crue de 2002.

o Gestion 1 : Rétentions dans les lacs principaux o Gestion 2 : Vidanges préventives et rétentions dans les lacs importants

Les résultats des gestions proposées sont montrés pour le lac Raymond aux figures 34 et 35.

Figure 34

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Débi

t, m

3 /s

Heures (origine le 8 avril à 0h00)

Débits entrant au lac Raymond

Débit 2002

Gestion 1

Gestion 2

36

Figure 35

Dans l’état actuel des travaux et sur la base de ce travail préliminaire, une diminution des niveaux d’inondation au lac Raymond est donc effectivement possible en cherchant à gérer les eaux du bassin. Elle est de l’ordre de quelques dizaines de cm pour une crue aussi volumineuse que celle de 2002. (Sujet à vérification pour confirmer la loi de contrôle des niveaux du lac Raymond en fonction du débit évacué).

Nous avons vu que les inondations au lac Raymond dépendaient à la fois du débit de pointe de la crue et du volume de la crue. En amont de la 10ème avenue, la situation est différente et le débit de pointe de la crue (mesuré à Ste Agathe par exemple) est le facteur déterminant des inondations. Les gains en termes d’infrastructures et d’habitations inondées pourraient donc être plus importants pour le village selon les débits de crue simulés et comparés à la figure 36.

306,20

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

308,00

308,20

0 50 100 150 200 250 300 350

Niv

eau,

m


Crue 2002: Niveaux comparés du lac Raymond

2002

Gestion 1

Gestion2

37

Figure 36

Les figures 37 à 41 résument l’état d’inondation réduit par l’application de la gestion 1 (rétentions temporaires) :

Figure 37

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Déb

its, m

3 /s


Crue 2002: Débits à Ste Agathe

Débit 2002 et

Gestion 1

Gestion 2

306,50307,00307,50308,00308,50309,00309,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion 1, 19ème avenue

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

38

Figure 38

Figure 39

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion1, rue Boudrias

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Stat. Théatre

39

Figure 40

Figure 41

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion1 , 7ème avenue

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

305,80306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion 1, lac Raymond

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

40

Les figures 42 à 46 résument l’état d’inondation réduit par l’application de la gestion 2 (rétentions et vidanges préventives) :

Figure 42

Figure 43

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

309,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion2, rue Boudrias

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

41

Figure 44

Figure 45

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion2, 10ème avenue

Niv. des eaux (m)

Rive

Stat. Théatre

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

42

Figure 46

305,80306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, gestion 2, lac Raymond

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

43

5.3 Création d’une zone d’emmagasinement sur la rivière Noire

La rivière Noire rejoint la rivière du Nord 1 km environ en aval du barrage du lac Brûlé. Elle traverse sur les derniers kilomètres de son parcours une série de zones humides et d’aulnaies bien visibles de l’autoroute 15 et de la piste du petit train du nord. Selon les cartes consultées, elle pourrait faire l’objet d’un contrôle de débit en plusieurs endroits où une rétention temporaire ne créerait aucun dommage. Le pont de la gare à Ivry en est un exemple et nous y avons simulé une limitation artificielle du débit de la rivière Noire à 15 m3/s, initiée lorsque le débit à Ste Agathe atteindrait 55 m3/s.

Nous avons évalué sur la carte l’ordre de grandeur de la surface inondable à 1,25 km2 (chiffre à établir plus précisément). Cette limitation pourrait engendrer une rétention en amont du pont de la gare de l’ordre de 2,7 millions de m3 et correspondrait à un ennoiement d’environ 2 m de la zone humide concernée.

Si cette rétention était la seule mesure activée, les résultats obtenus seraient donc identiques à ceux de la crue vécue pour tous les endroits situés en amont du confluent avec la rivière du Nord. Des diminutions aux débits de crue et aux niveaux d’inondation seraient potentiellement observées en aval de Ste Agathe et jusqu’au Lac Raymond. Les effets prévisibles semblent moindres que ceux obtenus par les gestions actives déjà envisagées mais restent intéressants comme le montrent les figures suivantes. La baisse du débit maximal de crue serait de l’ordre de 10 m3/s à Ste Agathe (figure 47) .

Figure 47

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0 50 100 150 200 250 300 350

Débi

ts, m

3 /s

Heure (origine le 8 avril à 0h00)

Crue 2002: Débits à Ste Agathe

Débit 2002 et

Gestion 1

Gestion 2

Rétent. Riv Noire

44

Le débit maximal entrant au lac Raymond pourrait passer de 78 m3/s en conditions vécues à 69 m3/s, soit une diminution de 11 % (figure 48).

Figure 48

Et les ennoiements prévisibles seraient restés inférieurs au niveau des maisons et des pavages à toutes les rues et avenues utilisées comme points de référence (figures 49 à 52).

Figure 49

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

0 100 200 300 400

Débi

t, m

3/s

Heure (origine le 8 avril à 0h00)

Débits entrant au lac Raymond

Débit 2002

Gestion 1

Gestion 2

Rétent. Riv. Noire

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

309,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

45

Figure 50

Figure 51

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

306,00

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Stat. Théatre

46

Figure 52

Le niveau maximal du lac Raymond serait resté sous la cote 307,40 m, soit près de 50 cm en dessous de son niveau maximal de 2002 (figure 53).

Figure 53

Les figures 54 à 57 résument les effets des mesures étudiées sur le débit maximal de crue le long du parcours de la rivière du Nord du lac de la Montagne Noire au lac Raymond.

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m



Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

305,80306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60

0 100 200 300 400

Niv

eau,

m


Inondation 2002, lac Raymond

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

47

Figure 54

Figure 55

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3/

s

Noeud

Débit maximal observé le long du cours principal

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin Raymond

Ste Agathe

Val Morin

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3/

s

Noeud

Débit maximal le long du cours principal, gestion 1

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin

Raymond

Ste Agathe

Val Morin

48

Figure 56

Figure 57

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3/

s

Noeud

Débit maximal le long du cours principal, gestion 2

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin

Raymond

Ste Agathe

Val Morin

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3/

s

Noeud

Débit maximal le long du cours principal, rétention

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin

Raymond

Ste Agathe

Val Morin

49

6.0 Une analyse préliminaire de la crue de2017

Le couvert de neige était encore épais au début du mois d’avril 2017 lorsque les températures de jour se sont élevées dans les Laurentides comme le montrent la figure 58 pour la station de St Jovite et la figure 59 montrant nos données de Val Morin :

Figure 58

Figure 59

Nous en avons déduit par calcul le cumul des précipitations apportées au bassin à partir du 4 avril 2017. La variation horaire de ce cumul calculé est représentée à la figure 60.

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

31-mars 05-avr. 10-avr. 15-avr. 20-avr. 25-avr.

deg,

mm

Date, 2017

Crue 2017: St Jovite

Température

Precipitations

-0,5

0

0,5

1

1,5

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Inte

nsité

s hor

ares

, mm

/h

Heures , origine 4 avril 0h00

Crue 2017: Pluies comparées, Val Morin et St Jovite

I 4h VM

I 24h STJov

50

Figure 60

Nous avons introduit ces valeurs de précipitation dans notre modèle pour établir un portrait du passage de la crue sur le bassin. La figure 61 permet de comparer les variations de débit de la Rivière du Nord calculées à Ste Agathe aux valeurs mesurées en continu à la station.

Figure 61

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432Inte

nsité

. mm

/h

Heures, origine 4 avril, 0h00

Crue 2017: Précipitations totales (pluie et neige)

Précipitations totales

0

20

40

60

80

100

0 48 96 144 192 240 288 336 384

Débi

ts, m

3 /s

Heures, origine 4 avril 2017

Crue 2017: Débits mesurés et calculés à Ste Agathe

Deb Ste Agathe,mesurés

51

La figure 62 montre comment l’évolution des débits s’est déplacée progressivement d’amont en aval pendant la période de crue.

Figure 62

La figure 63 montre comment le débit maximal a évolué d’amont en aval selon les combinaisons des apports naturels en provenance des divers sous bassins et de leur laminage.

Figure 63

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432 480

Débi

ts, m

3 /s

Temps, h

Crue 2017: Graphe général des débits calculés

Qav8

Qav9

Qav11

Qav110

Qav12

Qav161

Qav14

Qav15

Qav171

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3 /

s

Noeuds de calcul

Débit maximal le long du cours principal

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin

Raymond

Ste Agathe

Val Morin

52

Le modèle a donc aussi prédit la montée des niveaux en tout point du réseau et les figures 64, 65 et 66 suivantes indiquent quand ont été atteints les niveaux de crue aux divers points sensibles du territoire soit respectivement à la hauteur de la rue Boudrias, à la 7ème avenue et au lac Raymond.

Figure 64

Figure 65

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, inondation de la rue Boudrias

Niv. des eaux (m)

Maisons

Rue

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

307,80

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, inondation de la 7ème avenue

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

53

Figure 66

Selon les paramètres provisoires adoptés pour représenter les sections de contrôle des lacs majeurs du bassin, le passage de la crue dans ceux-ci a engendré des variations de niveau calculées au tableau T4 :

Tableau T4 : Niveaux maximal, minimal et variation naturelle

Niv max Niv min Variation (m) (m) (m) L M Noire 453,39 453,23 0,16 L Papineau 375,88 375,67 0,21 L Ludger 375,57 375,29 0,29 L Brulé 367,79 367,11 0,68 L Manitou 389,73 389,61 0,12 L Des Sables 376,55 376,25 0,31 L à la Truite 374,33 374,10 0,23 L Paquin 373,53 373,01 0,52 L Raymond 307,28 305,26 2,02

Nous avons finalement testé sur la crue de 2017 la possibilité de réduction des inondations induites par une limitation simple des débits transmis à la rivière par les principaux lacs du bassin. Pour ce faire, nous avons imposé un débit maximal pouvant sortir de chacun pendant la période de montée de la crue. Le tableau T5 indique les limites imposées :

305,80306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, montée du lac Raymond

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

54

Tableau T5 : Limitations des débits sortants envisagées pour les différents lacs

Débit limite (m3/s) L Papineau 2,5 L Ludger 5 L Brulé 55 L Manitou 3,5 L Des Sables 5 L à la Truite 1,5 L Paquin 3,5

En limitant temporairement à ces valeurs le débit sortant de ces 7 lacs, nous avons pu voir une modification notable du passage de la crue 2017. Ainsi l’évolution du débit de la rivière à Ste Agathe s’est traduite par un débit maximal de crue diminué de 77 à 64 m3/s. Ce nouveau maximum a aussi été atteint 20 heures plus tard environ comme le montre la figure 67 où on compare la crue réelle mesurée et son évolution calculée conditionnellement au contrôle de débit mis en œuvre.

Figure 67

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 48 96 144 192 240 288 336 384

Débi

ts, m

3/s


Crue 2017: Débits à Ste Agathe avec contrôle des lacs

Deb Ste Agathe,mesurés

55

Cette diminution du débit s’observe aussi, à des degrés divers tout le long du cours comme montré à la figure 68.

Figure 68 : Débits maximaux calculés le long de la rivière si la gestion 1 avait été appliquée.

Une réduction notable de la zone inondée aurait aussi été constatée et les figures 69, 70, 71 et 72 montrent que cette crue aurait pu n’avoir que des effets minimes en particulier aux points critiques surveillés de la rue Boudrias, de la 7ème Avenue et autour du lac Raymond.

Figure 69

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

80,00

90,00

100,00

0 5 10 15 20

Débi

t max

imal

, m3/

s

Noeuds de calcul

Crue 2017: Débit maximal le long du cours principal avec contrôle des lacs

Débit max

Papineau

Cardin-Ludger

Riv. Noire

Manitou -Des Sables

Truite

Paquin

Raymond

Ste Agathe

Val Morin

306,50

307,00

307,50

308,00

308,50

309,00

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, Niveau à la rue Boudrias avec contrôle des lacs

Niv. des eaux (m)

Maisons

Rue

56

Figure 70

Figure 71

306,00306,50307,00307,50308,00308,50309,00309,50310,00310,50311,00311,50

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, Niveau à la 10ème avenue avec contrôle des lacs

Niv. des eaux (m)

Rive

Pont

306,40

306,60

306,80

307,00

307,20

307,40

307,60

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, Niveau à la 7ème avenue avec contrôle des lacs

Niv. des eaux (m)

Rive

Rue

57

Figure 72

Ce contrôle des lacs principaux fait augmenter leur propre niveau maximal comme le montre le tableau T6 ci-dessous. Toutefois les accroissements prévus ne semblent pas devoir être dommageables mais les prévisions devront être vérifiées lorsqu’une meilleure connaissance des contrôles effectifs de ces lacs sera acquise.

Tableau T6 : Niveaux maximal, minimal et variations comparées obtenues avec un contrôle des débits des lacs principaux

Lacs Niv max Niv min

Variation sous

contrôle

Variation sans

contrôle (m) (m) (m) (m) L M Noire 453,39 453,23 0,16 0,16 L Papineau 376,00 375,67 0,33 0,21 L Ludger 375,61 375,29 0,33 0,29 L Brulé 367,74 367,11 0,63 0,68 L Manitou 389,75 389,61 0,14 0,12 L Des Sables 376,61 376,25 0,37 0,31 L à la Truite 374,35 374,10 0,24 0,23 L Paquin 373,96 373,01 0,95 0,52 L Raymond 307,14 305,26 1,88 2,02

305,80306,00306,20306,40306,60306,80307,00307,20307,40307,60

0 48 96 144 192 240 288 336 384 432

Niv

eau,

m


Crue 2017, Niveau du lac Raymond avec contrôle des lacs

Niv. des eaux (m)

Rive

Maisons

58

Finalement un tel contrôle permettrait une diminution de l’inondation de l’ordre de 0,14 m au lac Raymond. Toute augmentation de la rétention obtenue par un abaissement des limites de débits imposées conduirait à diminution plus forte de l’inondation mais à un accroissement du marnage des lacs contraints. Le simulateur permettrait, si cette solution est envisagée, d’optimiser les contraintes de débits acceptables pour chacun.

59

7.0 Conclusions

La rivière du Nord inonde fréquemment certaines zones sensibles du territoire de Val Morin. La crue type de printemps est souvent le résultat d’une période pluvieuse subie par le bassin versant encore enneigé et soumis à un réchauffement diurne important. La crue se développe vers la 2ème semaine d’avril, alors qu’un couvert de glace peut encore être présent sur le lac Raymond. Le débit maximal de la crue printanière, tel que mesuré à Ste Agathe, se situe autour de 70 m3/s, un débit pour lequel la rivière réactive d’anciens bras d’écoulement au croisement avec la 7ème avenue par exemple et qui peut faire monter le niveau du lac Raymond de plus d’un mètre si le volume de la crue est important. Les mêmes conditions se reproduisent parfois en automne. Dans tous les cas, ces crues engendrent des nuisances et des dommages importants et méritent d’être étudiées, anticipées et, si possible, réduites.

Nous avons étudié les conditions météorologiques, les mécanismes hydrologiques et les particularités hydrauliques du bassin versant de la rivière du Nord durant les périodes de certaines crues historiques à partir des rapports anciens disponibles dans les archives du village et les données gouvernementales disponibles. Nous avons choisi, pour pouvoir reproduire à volonté les conditions d’écoulement et d’ennoiement associées aux crues, de développer un simulateur numérique du bassin versant. Celui-ci permet maintenant de comparer à tout moment les débits et les niveaux d’eau calculés à ceux mesurés pendant un événement. Mais il complète, pendant ce même événement, notre connaissance de ces variables fondamentales en de multiples sites. Il nous renseigne donc sur les mécanismes générateurs des inondations et nous permet d’en prédire le déroulement.

Pour valider ce modèle, nous l’avons appliqué à un événement pluvieux de courte durée mais de forte intensité observé en octobre 2016. Puis nous l’avons soumis aux conditions printanières de 2002. Nous avons vérifié la concordance des variations de débit calculées avec celles enregistrées à Ste Agathe, puis comparé quelques niveaux d’ennoiement observés à l’époque avec les niveaux maximaux calculés. Nous avons alors obtenu un portrait plus complet et plus détaillé de la crue de 2002 sur l’ensemble du bassin versant. Nous avons pu aussi identifier comment la crue résultait de la superposition des apports particuliers en provenance des différents sous-bassins.

Nous avons alors introduit au simulateur quelques mesures d’atténuation quelquefois utilisées dans la gestion des bassins versants sensibles : élargissement de l’exutoire du lac Raymond, contrôle des débits des affluents avec et sans anticipation et emmagasinement temporaire sur le cours de la rivière Noire. Les résultats de ces crues modifiées ont été comparés à ceux relatifs à la crue de 2002 telle qu’observée et l’impact de chaque mesure d’atténuation a ainsi pu être quantifié, présenté et pourra être discuté.

Nous avons finalement refait le même travail de simulation mais sur la crue de ce printemps 2017, bien présente dans la mémoire de tous. Nous avons pu ainsi montrer, à titre d’exemple, qu’une des mesures envisagées soit le contrôle temporaire des débits sortant des principaux

60

lacs aurait sans doute permis de diminuer le débit maximal de crue à Ste Agathe de près de 10 % et de réduire de 15 cm environ le niveau maximal des eaux dans les zones les plus fréquemment inondées du village.

Ce résultat que nous jugeons prometteur pourrait être meilleur encore en combinant plusieurs des mesures envisagées mais il ne pourra être confirmé qu’après des vérifications plus poussées portant sur les ouvrages de contrôle des lacs importants du bassin, sur leur mode de contrôle en temps de crue, ainsi que sur les possibilités réelles d’emmagasinement offertes par de grandes zones naturelles encore inondables sans dommages. Une réflexion sur la faisabilité et les impacts éventuels des interventions envisagées devrait alors suivre.

Nous disposons donc maintenant d’un outil numérique permettant de mieux comprendre comment se développe une crue sur la rivière du Nord et comment s’étend la zone inondée qu’elle engendre. Ce modèle est perfectible et devrait évoluer rapidement. Ses premiers résultats nous permettent de croire qu’une atténuation significative des dommages et des nuisances de crue pourrait résulter de la mise en œuvre de moyens techniques et de règles simples en impliquant des coûts raisonnables.

61

8.0 Remerciements

Nous remercions Monsieur André Gauthier pour les éléments d’information importants qu’il nous a communiqué après en avoir fait la synthèse et pour les documents photographiques portant sur plusieurs crues qu’il a pris le temps de nous situer et de nous expliquer.

Nous voulons aussi remercier Monsieur Samuel Lapierre pour le regroupement et la transmission des documents anciens concernant les crues à Val Morin, la correspondance rattachée à ces documents, les documents d’arpentage portant sur certains sites sensibles, ainsi que les relevés de pluie et de niveaux locaux qu’il a effectués durant la crue de 2017.

comprendre et atténuer les crues à val morin : une ...val-morin.ca/editor_files/files/comprendre...

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