Bases de données gographiques et métadonnées

PROJET ENRHY
Evaluation du potentiel de rétention et de remédiation des flux de
produits phytosanitaires dans les eaux de surface par des Ouvrages de
Rétention et de Remédiation (OR2)
Livrable III :
Bases de données d’informations géographiques
et métadonnées associées à la localisation et
caractérisation des ouvrages hydrauliques et
bassins versants associés existants en Alsace
Cyrielle Regazzoni, Chargée de Mission
Sylvain Payraudeau et Caroline Grégoire
Laboratoire d’Hydrologie et de Géochimie de Strasbourg (LHyGeS)
UMR 7517 – 1, rue Blessig 67000 Strasbourg
http://enrhy.u-strasbg.fr/
Projet cofinancé par l’Office Nationale de l’Eau et des Milieux Aquatiques (ONEMA)
Novembre 2010
0
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Remerciements
Nous tenons à remercier tous les acteurs locaux qui nous ont permis de réaliser le
recensement des ouvrages hydrauliques existants :
- Le personnel des Mairies enquêtées pour leur collaboration et notamment lors de la visite
des ouvrages,
- Les Conseils Généraux (CG) ainsi que les Directions Départementales du Territoire (DDT)
du Bas-Rhin et du Haut-Rhin pour l’acquisition des dossiers de dimensionnement des
ouvrages et pour les visites sur le terrain,
- La région Alsace, via le protocole Coopération pour l’Information Géographique d’Alsace
(CIGAL) pour l’accès aux données IGN (SCAN25, BD ORTHO, BDTOPO, BD OCS), et
l’Association de Relance Agronomique d’Alsace (ARAA) pour l’acquisition des bases de
données permettant la caractérisation morphologique et pédologique des bassins versants
amont associés aux ouvrages,
- Et enfin, les collaborateurs scientifiques temporaires (Gustavo Coelho et Marie Wuithier)
qui ont permis la localisation et la caractérisation des ouvrages hydrauliques existants sur le
territoire alsacien.
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Liste des tableaux
Tableau 1 : Description des bases de données pour extraire les bassins versants et leurs
caractéristiques associées ...................................................................................................14
Liste des figures
Figure 1 : Exemple d’ouvrages hydrauliques existants à localiser et digitaliser dans la base
de données ........................................................................................................................... 5
Figure 2 : Exemple de représentation de la base de données des ouvrages hydrauliques
existants (polygones rouges), BD ORTHO, 2007, IGN. ......................................................... 6
Figure 3 : Digitalisation sous SIG (ArcGIS 9.3) –Superposition SCAN 25 et BD ORTHO (IGN)
.............................................................................................................................................. 7
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Sommaire
Introduction ........................................................................................................................... 4
Partie 1 : Base de données géographiques des ouvrages hydrauliques existants en Alsace 5
I.
II.
Présentation de la base de données ........................................................................... 5
1.1.
Création de la base de données .......................................................................... 5
1.2.
Méthode de digitalisation des ouvrages hydrauliques existants ........................... 6
1.3.
Enrichissement – mise à jour ............................................................................... 7
Description des données attributaires ......................................................................... 7
2.1.
Localisation.......................................................................................................... 7
2.2.
Gestion permanente de l’ouvrage ........................................................................ 8
2.3.
Gestion juridique .................................................................................................. 9
2.4.
Caractéristiques morphologiques ......................................................................... 9
2.5.
Caractéristiques hydrauliques .............................................................................11
2.6.
Caractéristiques du bassin versant associé ........................................................12
2.7.
Dimensionnement de l’ouvrage...........................................................................13
Partie 2 : Base de données géographiques des bassins versants amont associés aux
ouvrages hydrauliques existants ..........................................................................................14
I.
II.
Présentation de la base de données ..........................................................................14
1.1.
Création de la base de données .........................................................................14
1.2.
Enrichissement – mise à jour ..............................................................................16
Description des données attributaires ........................................................................16
2.1.
Caractéristiques morphologiques ........................................................................17
2.2.
Caractéristiques hydrologiques ...........................................................................18
Conclusion ...........................................................................................................................20
Bibliographie ........................................................................................................................21
Annexe 1 ..............................................................................................................................22
Annexe 2 ..............................................................................................................................23
3
Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Introduction
Le projet ENRHY s’insère dans une réflexion globale de diminution du transfert des produits
phytosanitaires dans les eaux de surface en proposant une démarche d’analyse permettant
l’aménagement et/ou l’implantation d’Ouvrages de Rétention et de Remédiation (OR2). Cette
méthodologie est développée en région Alsace (2010) et une transposition de celle-ci sera
opérationnelle après son amélioration et validation dans deux contextes différents de celui
de l’Alsace (2011) et grâce à la création d’indicateurs de transposition (2012). Ces ouvrages
sont artificiels et localisés à l’exutoire d’un bassin versant agricole. Ils peuvent avoir une
simple ou double fonctionnalité : (1) Remédiation ou (2) Protection contre les crues et
Remédiation. Ils collectent majoritairement des eaux de ruissellement superficielles. Leur
rôle est d’augmenter le temps de résidence de l’eau pour favoriser les processus biotiques et
abiotiques de dégradation des produits phytosanitaires. Ces ouvrages sont
complémentaires, non alternatifs et additionnels aux approches préventives (ex. réduction
des doses d’application de produits phytosanitaires) et correctives actuelles (ex. bandes
enherbées).
Les ouvrages hydrauliques existants sont situés principalement à l’interface rural/urbain
lorsqu’un besoin de protection contre les inondations et/ou coulées de boues est identifié.
Ces derniers collectent et stockent des eaux de ruissellement souvent d’origine agricole et
potentiellement chargées en produits phytosanitaires mais aussi d’autres micropolluants.
Ces ouvrages sont des sites clés pour l’interception et l’atténuation des produits
phytosanitaires dans les eaux de surface.
Dans le cadre du projet ENHRY, la mise en œuvre de la démarche d’analyse
d’aménagement d’Ouvrages de Rétention et de Remédiation (OR2) consiste à mettre en
valeur les ouvrages hydrauliques préexistants au sein des agrosystèmes qui collectent des
eaux ruisselées d’origine agricole pour leur adjoindre une fonctionnalité supplémentaire de
remédiation tout en respectant leur vocation première de protection contre les crues. L’ajout
de cette fonctionnalité est envisagé pour augmenter le temps de séjour de l’eau dans ces
ouvrages pour favoriser les processus bio-physico-chimiques de dégradation des produits
phytosanitaires grâce à l’aménagement de ces ouvrages (ex. filtre à gravier pour augmenter
le temps de séjour et les sites potentiels d’adsorption).
Dans cette perspective, la localisation géographique et la caractérisation morphologique et
hydraulique des ouvrages hydrauliques préexistants est indispensable pour envisager une
étude d’aménagement. Ces informations vont permettre à court terme de vérifier le degré de
protection des ouvrages préexistants afin de concilier protection contre les crues et
fonctionnalité d’atténuation des flux de produits phytosanitaires dans les eaux de surface.
Pour effectuer ce diagnostic hydrologique et hydraulique, le système bassin versant –
ouvrage hydraulique en série est étudié, ce qui nécessite la caractérisation morphologique et
hydrologique des bassins versants amont associés aux ouvrages existants.
Le présent document a pour objectif de décrire les bases de données géographiques des
ouvrages hydrauliques existants en Alsace et des bassins versants associés. Un
recensement des ouvrages hydrauliques existants a été réalisé en juillet 2010 auprès de 687
communes d’Alsace, des Conseils Généraux et des Directions Départementales du Territoire
(DDT). Tous les ouvrages ont fait l’objet d’une visite terrain avec un membre de la commune,
du maître d’ouvrage ou du maître d’œuvre. La caractérisation du système en série ouvrage
hydraulique existant et bassin versant permettront également de réaliser une étude de la
typologie de ces systèmes dans le cadre du livrable 4 (Novembre 2010).
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Partie 1 : Base de données géographiques des ouvrages hydrauliques
existants en Alsace
I. Présentation de la base de données
La base de données géographique des ouvrages hydrauliques existants en Alsace est
disponible sous format shape (.shp). Sa gestion, visualisation et manipulation s’effectue sous
Système d’Information Géographique (SIG) avec le logiciel ArcGIS, toute version. Un fichier
.dbf pouvant être lu par Excel permet de visualiser la table attributaire contenant les champs
qui décrivent chaque ouvrage hydraulique. La base de données des ouvrages hydrauliques
se nomme OHE_Alsace_2010.
1.1. Création de la base de données
Grâce aux investigations terrains et aux enquêtes réalisées en 2009/2010, 112 ouvrages
hydrauliques existants en Alsace sont localisés et répertoriés dans la base de données. Les
ouvrages hydrauliques existants pertinents dans le cas de pollution diffuse de produits
phytosanitaires dans les eaux de surface sont les ouvrages qui (1) collectent temporairement
les eaux de ruissellement (et dans certains cas associés à des eaux de drainage), (2)
interceptent des flux agricoles chargés en produits phytosanitaires (plus généralement de
micropolluants) et (3) se situent en amont des réseaux hydrographiques pérennes ou des
zones de recharge de la nappe phréatique. La présence et la mise en valeur de ces
ouvrages (Figure 1) est un avantage puisque ces systèmes sont déjà intégrés dans l’emprise
foncière d’un hydrosystème.
3
2
1
5
6
4
Figure 1 : Exemple d’ouvrages hydrauliques existants à localiser et digitaliser dans la base de données
Source : 1, Kintzheim (2010) ; 2, Ammerschwihr (2009) ; 3, Rouffach (2009) ; 4, Ammerschwihr (2009) ; 5,
Sigolsheim (2009) et 6, Blotzheim (2009).
La base de données a été crée sous Système d’Information Géographique (SIG) grâce au
logiciel ArcGIS version 9.3. Le système de projection de la base de données est la projection
« Lambert 2 étendue ». Cette base de données est une couche d’information géographique
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
sous forme de polygones spatialisés (Figure 2). Chaque polygone représente un ouvrage
hydraulique existant et chaque ouvrage est décrit par des données attributaires présentes
dans la table attributaire accessible sous Système d’Information Géographique (SIG) ou
sous Excel en ouvrant le fichier database .dbf de la base de données. La table attributaire
contient l’ensemble des champs ou attributs permettant de décrire chaque ouvrage
spatialisé.
Figure 2 : Exemple de représentation de la base de données des ouvrages hydrauliques existants (polygones
rouges), BD ORTHO, 2007, IGN.
1.2. Méthode de digitalisation des ouvrages hydrauliques existants
La localisation sur le terrain est réalisée grâce à une image numérique du territoire (SCAN
25, 2006, IGN). La digitalisation de l’ouvrage est effectuée sous le logiciel ArcGIS en
superposant le SCAN 25 et la photo aérienne du lieu (Figure 3), (BD ORTHO, 2007, IGN).
Les ouvrages créés après 2007 ne sont pas repérables sur la photographie puisque la base
de données date de 2007. Dans ce cas, l’ouvrage est digitalisé en fonction des repères
visuels mis en mémoire lors de la visite sur le terrain accompagnés de photographies prises
sur place. Les informations acquises sur le terrain sont définies par une fiche synthétique
sur chaque ouvrage (Annexe 1).
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Figure 3 : Digitalisation sous SIG (ArcGIS 9.3) –Superposition SCAN 25 et BD ORTHO (IGN)
1.3. Enrichissement – mise à jour
L’enrichissement de la base de données en termes de données spatiales et sémantiques
peut-être menée à tout moment. Des informations complémentaires peuvent être ajoutées
en mettant à jour la couche d’information géographique sous le logiciel ArcGIS. La dernière
mise à jour de la base de données a été réalisée en juillet 2010. Une mise à jour annuelle
est requise pour garantir la validité de cette base de données.
II. Description des données attributaires
Les données attributaires sont regroupées dans une table attributaire dans laquelle plusieurs
champs sont définis et permettent la description de chaque objet spatialisé, en l’occurrence
les ouvrages hydrauliques existants.
Les champs présents dans la base de données des ouvrages hydrauliques existants en
Alsace sont décrits ci-dessous par thème.
2.1. Localisation
•
Champ DEPARTEMEN
Définition : numéro de département où se situe l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique (2 chiffres)
Unité : aucune
Source : enquête
•
Champ COMMUNE
Définition : nom de la commune où se situe l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte (50 caractères)
Unité : aucune
Source : enquête
•
Champ NOM_BO
Définition : nom de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte (25 caractères)
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/investigation terrain
•
Champ CoordX_BO
Définition : coordonnées géographiques X (abscisse) de l’ouvrage (centre du
l’ouvrage)
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : investigation terrain/extraction sous SIG
•
Champ CoordY_BO
Définition : coordonnées géographiques Y (ordonnée) de l’ouvrage (centre de
l’ouvrage)
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des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
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Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : investigation terrain/extraction sous SIG
•
Champ DistBO_Hab
Définition : distance la plus courte entre l’ouvrage et les premières habitations
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : mètre
Source : investigation terrain/extraction sous SIG
2.2. Gestion permanente de l’ouvrage
•
Champ Date_const
Définition : date de construction de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique (4 chiffres)
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ MOeuvre
Définition : maître d’œuvre de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Mouvrage
Définition : maître d’œuvre de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Curage
Définition : information sur l’action de curage
Spécificités : champ codé, de type texte
Codes correspondants :
Code
Signification
Oui
L’ouvrage est curé
Non
L’ouvrage n’est pas curé
NSP
Aucune information sur le curage
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ F_curage
Définition : fréquence de curage de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
8
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des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
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Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ DateCurage
Définition : date du dernier curage de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Dest_Boues
Définition : destination des boues/sédiments de curage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
2.3. Gestion juridique
•
Champ Reglement
Définition : régime de réglementaire auquel l’ouvrage est soumis
Spécificités : champ codé, de type texte
Codes correspondants :
Code
Signification
Aucun
L’ouvrage n’est soumis à aucun dossier réglementaire (excepté permis de
construire)
Déclaration
L’ouvrage est soumis à déclaration
Autorisation L’ouvrage est soumis à autorisation
NSP
Aucune information
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Statut_BO
Définition : statut de l’ouvrage (domaine public ou privé)
Spécificités : champ codé (public/privé/NSP), de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
2.4. Caractéristiques morphologiques
•
Champ form_BO
Définition : forme de l’ouvrage
Spécificités : champ codé (carré, rectangle, triangulaire, variable), de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ geoBerge
Définition : géométrie des berges de l’ouvrage
9
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Spécificités : champ codé (droite/inclinée), de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ NatureBerg
Définition : nature des berges de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ natureBO
Définition : nature de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ Volume
Définition : volume de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre cube
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ S_BO
Définition : superficie de l’ouvrage (pas au sol mais à plein bord)
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre carré
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ H_TN_O
Définition : hauteur de l’ouvrage entre le terrain naturel et le point le plus haut de
l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Etancheite
Définition : étanchéité du fond de l’ouvrage
Spécificités : champ codé (Oui/Non/NSP), de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Eau_ds_Bo
Définition : présence ou absence permanente d’eau dans l’ouvrage hors
épisodes ruisselants
Spécificités : champ non codé, de type texte avec indication entre parenthèse
de la hauteur d’eau dans l’ouvrage
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Unité : aucune (mètre)
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Vegetal_BO
Définition : présence ou absence de végétation dans l’ouvrage
Spécificités : champ codé (Oui/Non), de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ Vegpourcen
Définition : pourcentage de recouvrement de la végétation dans l’ouvrage lors
de la visite terrain. A noter que ce pourcentage est potentiellement très variable
dans le temps.
Spécificités : champ codé (inférieure à 50%/supérieure à 50%), de type texte
Unité : pourcentage
Source : enquête/investigation terrain
•
Champ coursdeau
Définition : présence ou absence de cours d’eau passant à travers l’ouvrage
Spécificités : champ codé (Oui/Non/NSP), de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Equip_BO
Définition : métrologie de l’ouvrage (matériel de mesures)
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : enquête/investigation terrain
2.5. Caractéristiques hydrauliques
•
Champ role
Définition : rôle de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Nbentre
Définition : nombre d’entrée d’eau dans l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Qabsorbe
Définition : débit maximum absorbé à l’entrée de l’ouvrage d’après son
dimensionnement
11
Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
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des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre cube par seconde
Source : dossier de dimensionnement/enquête
•
Champ Q_fuite
Définition : débit de fuite de l’ouvrage (la hauteur avec laquelle il est calculé
n’est pas renseignée)
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre cube par seconde
Source : dossier de dimensionnement/enquête
•
Champ DN_sortie
Définition : dimension des canalisations de vidange de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : millimètre
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Ouv_vidang
Définition : type de l’ouvrage de vidange
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Eau_rejet
Définition : destination des eaux sortant de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Debordemen
Définition : débordement de l’ouvrage lorsqu’il est sollicité (c’est-à-dire que l’eau
passe par-dessus l’ouvrage et inonde le village à l’aval).
Spécificités : champ codé (Oui/Non/NSP), de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Eauxcollec
Définition : type d’eaux collectées
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
2.6. Caractéristiques du bassin versant associé
•
Champ S_BV
Définition : superficie du bassin versant amont utilisé pour le diagnostic
hydrologique – hydraulique lors du dimensionnement
Spécificités : champ non codé, de type numérique
12
Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
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des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
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Unité : hectare
Source : dossier de dimensionnement/enquête
•
Champ Mode_Cultur
Définition : mode de culture dominante sur le bassin versant (peut-être variable
selon les cultures annuelles suivant les rotations)
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
2.7. Dimensionnement de l’ouvrage
•
Champ Doc_TOPO
Définition : présence ou absence de document topographique
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Natur_TOPO
Définition : Nature des documents topographiques
Spécificités : champ codé (papier/numérique), de type texte
Unité : aucune
Source : Dossier de dimensionnement/enquête/investigation terrain
•
Champ Method_dim
Définition : méthode de dimensionnement de l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête
•
Champ T
Définition : période de retour choisie par le maître d’œuvre pour le
dimensionnement
Spécificités : champ non codé, de type texte
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/enquête
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
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Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
Partie 2 : Base de données géographiques des bassins versants amont
associés aux ouvrages hydrauliques existants
I. Présentation de la base de données
La base de données géographique des bassins versants est disponible sous format shape
(.shp). Sa gestion, visualisation et manipulation s’effectue sous Système d’Information
Géographique (SIG) avec le logiciel ArcGIS, toute version. Un fichier .dbf pouvant être lu par
Excel permet de visualiser la table attributaire contenant les champs qui décrivent chaque
bassin versant. La base de données des bassins versants se nomme BV_Alsace_2010.
1.1. Création de la base de données
La localisation géographique des ouvrages hydrauliques existants a été utilisée pour
déterminer la limite de leur bassin versant amont sous SIG (ArcGIS 9.3). L’extraction des
caractéristiques morphologiques et hydrologiques des bassins versants nécessite l’utilisation
de bases de données géographiques disponibles soit à l’échelle nationale et/ou soit à
l’échelle de la région alsacienne (Tableau 1).
Tableau 1 : Description des bases de données pour extraire les bassins versants et leurs caractéristiques
associées
Type
d’information
Informations
géographiques
Echelle/Date
Echelle
Source
Topographie
MNT, Altimétrie à 25 m
(inclut dans BD TOPO)
1/25 000
2006
- France
- Région
IGN
Routes, voies
ferrées,
hydrographie,
limites
administratives
BD TOPO
1/5 000 au 1/50 000
2006
- France
- Région
IGN
Pédologie des
sols
BD ARAA
1/25 000 ; 1/100 000 ;
1/250 000
2008
- Alsace
ARAA
Occupation du
sol
BD OCS
1/15 000
2006
- Région Alsace
Région
Alsace
Extraction des limites des bassins versants
La détermination des limites des bassins versants associés aux ouvrages hydrauliques
existants est réalisée par une analyse des chemins de l’eau sur un Modèle Numérique de
Terrain (MNT), (IGN, 2002 ; 2004). L’utilisation d’un MNT suppose de considérer que celui-ci
représente avec une précision suffisante la topographie locale des zones amont des
ouvrages hydrauliques préexistants. Nous disposons du Modèle Numérique de Terrain à 25
m réalisé par l’Institut Géographique Nationale (IGN) sur l’ensemble de l’Alsace. Des tests
réalisés en contexte viticole montrent que la qualité du MNT brut ne permet pas de prendre
en compte toutes les spécificités du terrain notamment la présence du réseau
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Regazzoni C., Payraudeau S., et Grégoire C., Novembre 2010
Bases de données d’informations géographiques et métadonnées associées à la localisation et caractérisation
des Ouvrages Hydrauliques Existants (OHE) et des Bassins Versants (BV) associés existants en Alsace
Projet ENRHY (2010-2012) – Livrable III
hydrographique ou des routes et chemins. Or des observations réalisées sur le terrain
mettent en évidence le rôle prédominant de ces réseaux dans le transfert des écoulements
de surface générés au sein des bassins versants. Le réseau de routes et de chemins joue
ainsi un rôle majeur au sein des têtes de bassins versants viticoles dans le contexte
alsacien. Les réseaux de fossés et le réseau hydrographique joue quand à lui un rôle
important sur les bassins versants de grandes cultures. Dans cette perspective, le MNT brut
à 25 m a été ré-échantillonné à 5 m et creusé selon le tracé du réseau routier et
hydrographique pour intégrer ces réseaux dans la topographie. Ainsi, l’extraction des
bassins versants se base sur l’analyse du MNT retravaillé et nécessite la détermination des
directions d’écoulement de l’eau en chacun des pixels à partir des valeurs altimétriques du
MNT, la simulation de l’écoulement de l’eau en surface, sachant que l’eau emprunte le
chemin défini par la ligne de plus grande pente (Demargne, 2001). Cette méthode permet
d’extraire une aire géographique (bassin versant) qui, lors des événements pluvieux,
contribue à la sollicitation de l’ouvrage hydraulique existant situé en aval et à l’exutoire de
cette aire géographique.
Extraction de l’occupation du sol agricole des bassins versants
Pour réaliser cette extraction, l’occupation du sol défini par la BD OCS est découpée selon
les limites des bassins versants extraits. Cette extraction suppose 4 étapes :
a. Découpage de l’occupation du sol en fonction des limites des bassins
versants
b. Intégration du réseau routier via BD TOPO (IGN, 2002 ; 2004) pour palier les
manques de représentation du réseau dans l’occupation du sol. Ceci pour
rester fidèle aux hypothèses d’écoulement effectuées.
c. Union des limites de bassins versants et de l’occupation du sol avec
intégration du réseau routier
d. Evaluation des pourcentages d’occupation du sol sur les bassins versants :
vergers traditionnels, vergers intensifs, vignes et cultures annuelles.
Extraction de la classe d’hydrologie des sols
Pour réaliser cette extraction, les caractéristiques du sol défini par la BD Sols (INRA, 2008)
sont découpées selon les limites des bassins versants extraits. La BD Sols permet de
connaître les classes d’hydrologie des sols selon leur texture, c'est-à-dire le pourcentage de
sable, limon et argile (USDA, 1986). Celle-ci va de A à D, du plus drainant au plus
imperméable. Nous définissons ainsi les pourcentages de sols appartenant à chaque classe
sur les bassins versants (Annexe 2).
Extraction des altitudes et des pentes
Le Modèle Numérique de Terrain (MNT) à 25 m est utilisé pour extraire sous SIG, le
maximum, la moyenne et le minimum des pentes et des altitudes sur les bassins versants.
L’altitude est directement extraite du MNT qui représente les altitudes du terrain sur des
pixels de 625 m² (25m*25m). Il est important de réaliser l’extraction des pentes et des
altitudes sur le MNT brut pour éviter les artefacts liés au creusement des différents réseaux.
La pente est calculée pour chaque pixel en fonction des huit pixels voisins et est exprimée
en pourcentage.
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La base de données des bassins versants est constituée de 103 bassins versants.
Neuf bassins versants n’ont pas été extraits pour les raisons suivantes :
•
•
•
•
Les deux bassins versants de Neuwiller sont situés sur le territoire Suisse et nous ne
disposons pas des bases de données.
Les trois bassins de Schwindratzheim et celui de Marlenheim sont des dessableurs à
petits volumes (< 10m3) enterrés situés sur des routes, ils ne sont donc pas
exploitables dans le cadre du projet ENHRY.
Les deux bassins de Hunawihr n’ont pas pu être extraits sous SIG, la topographie
locale via le MNT ne permettant pas de déterminer le bassin.
Le bassin versant de Wissembourg se situe en Allemagne et nous ne disposons pas
des bases de données.
Remarque importante : lors d’une prochaine mise à jour de la base de données, la
détermination de ces bassins versants pourront être envisagés par une délimitation manuelle
des bassins versants pour certains et sous SIG pour d’autres après obtention des données
frontalières.
Calcul de l’indice de compacité et la densité de drainage
L’indice de compacité d’un bassin versant renseigne sur la forme de ce dernier. Plus l’indice
est proche de 1, plus le bassin versant est compacte. En revanche, plus l’indice s’éloigne de
1, plus le bassin versant est de forme allongée.
éè é 0.28 La densité de drainage d’un bassin versant exprime la densité des réseaux hydrographiques
sur celui-ci. Le réseau hydrographique pérenne issu de la BD TOPO est utilisé pour calculer
cette densité. Plus l’indice est élevé, plus la présence de réseaux hydrographiques pérennes
est importante.
Σ ! ′ é 1.2. Enrichissement – mise à jour
La base de données des bassins versants est mise à jour à chaque ouvrage supplémentaire
ajouté dans la base de données des ouvrages hydrauliques existants. La dernière mise à
jour date d’Août 2010.
II. Description des données attributaires
Les données attributaires sont regroupées dans une table attributaire dans laquelle plusieurs
champs sont définis et permettent la description de chaque objet spatialisé, en l’occurrence
les ouvrages hydrauliques existants.
Les champs présents dans la base de données des bassins versants en Alsace sont décrits
ci-dessous par thème.
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2.1. Caractéristiques morphologiques
• Champ DEPARTEMEN
Définition : numéro de département où se situe l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type numérique (2 chiffres)
Unité : aucune
Source : enquête
•
Champ COMMUNE
Définition : nom de la commune où se situe l’ouvrage
Spécificités : champ non codé, de type texte (50 caractères)
Unité : aucune
Source : enquête
•
Champ BO_associe
Définition : nom de l’ouvrage associé au bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type texte (25 caractères)
Unité : aucune
Source : dossier de dimensionnement/investigation terrain
•
Champ Superficie
Définition : superficie du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : hectare
Source : extraction sous SIG
•
Champ perimetre
Définition : périmètre du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : extraction sous SIG
•
Champ Niv_BV
Définition : niveau de sous bassin versant du bassin versant considéré lorsque
celui-ci est emboité avec d’autres.
Spécificités : champ codé, de type texte
Codes correspondants :
Code
Signification
Niv_0
Sous bassin versant situé le plus à l’aval
Niv_1
Sous bassin versant situé en amont du sous bassin de
niveau 0
…
Niv_n
Sous bassin versant situé le plus à l’amont
Unité : aucune
Source : investigation terrain/extraction SIG
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•
Champ pent_moy
Définition : pente moyenne du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : pourcentage
Source : extraction sous SIG
•
Champ pent_max
Définition : pente maximale du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : pourcentage
Source : extraction sous SIG
•
Champ alt_min
Définition : altitude minimale du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : extraction sous SIG
•
Champ alt_moy
Définition : altitude moyenne du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : extraction sous SIG
•
Champ alt_max
Définition : altitude maximale du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : extraction sous SIG
•
Champ ind_comp
Définition : indice de compacité du bassin versant.
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : aucune
Source : extraction sous SIG
•
Champ OCS_Vigne ; OCS_Vtrad ; OCS_Vint ; OCS_cult
Définition : occupation du sol agricole du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : pourcentage
Source : extraction sous SIG
2.2. Caractéristiques hydrologiques
•
Champ Dd
Définition : densité de drainage du bassin versant.
Spécificités : champ non codé, de type numérique
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Unité : m/m²
Source : extraction sous SIG
•
Champ A ; B ; C ; D
Définition : aptitude au ruissellement des sols du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : pourcentage
Source : extraction sous SIG
•
Champ Long_ruis
Définition : Chemin hydraulique le plus long du bassin versant
Spécificités : champ non codé, de type numérique
Unité : mètre
Source : extraction sous SIG
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Conclusion
Les bases de données géographiques des ouvrages hydrauliques existants et de leur bassin
versant en Alsace intègrent la totalité des 112 ouvrages recensés en Alsace. La dernière
mise à jour date d’août 2010. Elles permettent de localiser et caractériser les ouvrages
hydrauliques existants dans un contexte agricole. Les bassins versants amont sont
également caractérisés en termes de morphologie, d’occupation du sol et d’aptitude au
ruissellement grâce à une méthode automatique sous SIG (ArcGIS). En revanche, le
recensement des ouvrages hydrauliques existants nécessitent plusieurs étapes pour
l’élaboration ou l’enrichissement de la base de données associées.
Dans le cadre du projet ENRHY, l’existence de ces deux bases de données va permettre
d’étudier le système en série bassin versant – ouvrage hydraulique pour réaliser un
diagnostic hydraulique – hydrologique afin de vérifier le degré de protection des ouvrages
hydrauliques existants avec ou sans aménagement. Cette démarche est élaborée dans le
but de valoriser les ouvrages hydrauliques existants qui collectent les eaux de ruissellement
agricoles pour diminuer le transfert de produits phytosanitaires dans les eaux de surface par
ajout d’une fonctionnalité d’atténuation de ces produits contenus dans les eaux ruisselées
tout en respectant la protection hydraulique première contre les crues.
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Bibliographie
Charleux-Demargne J., 2001, Qualité des Modèles Numériques de Terrain pour l’Hydrologie.
Application à la Caractérisation du Régime de Crues des Bassins Versants, Thèse de
doctorat, Université de Marne-la-Vallée - Cemagref-Engref, Montpellier, 275 p.
IGN, BD TOPO Pays, version 1.2, Descriptif du contenu, Edition 1, décembre 2002, 118 p.
IGN, Modèles Numériques de Terrain, BD ALTI, BD TOPO, Manuel d’intégration des MNT,
Edition 2, avril 2004, 23 p.
INRA, US 1106 InfoSol, Orléans, Dictionnaire des données, Pour utilisation dans le cadre du
programme « Inventaire, Gestion et Conservation des Sols » (I.G.C.S.), DoneSol version 2.0,
1er juin 2008, Groupement d’intérêt scientifique, 340 p.
United States Department of Agriculture (USDA), Natural Resources Conservation Service,
Conservation Engineering Division, Technical Release 55 (TR-55), Urban Hydrology for
Small Watersheds, 1986, 164 p.
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Annexe 1
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Annexe 2
Source : www.mddep.gouv.qc.ca/eau/eaux-usees/usees/annexe2.htm,
www.mddep.gouv.qc.ca/eau/eaux usees/usees/annexe2.htm, 2009
Groupe A : les sols sont constitués de sable, et/ou de marne sableuse. Sa capacité d’infiltration est
importante lorsqu’il pleut et son potentiel de ruissellement est faible. L’eau est rapidement drainée en
profondeur entre les interstices des grains de sable.
sa
Groupe B : les sols sont marno-limoneux
limoneux ou marneux. Son taux d’infiltration est moyen lorsqu’il pleut.
L’eau est modérément drainée dans le sol à travers une texture fine puis grossière.
Groupe C : les sols sont limono-argileux
argileux et sableux. Leur taux d’infiltration est faible. Les sols ont une
structure moyennement fine dans les premiers horizons puis fine. La structure du sol ralentit la
progression de l’eau en profondeur.
Groupe D : les sols sont limono-argileux,
argileux, limono-argileux
limono
et vaseux, argilo-sablonneux
blonneux et/ou argileux.
Leur capacité d’infiltration est très faible et le potentiel de ruissellement est très élevé.
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