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Retour d'expérience sur les crues des 6 et 7 octobre 2014 à Montpellier-Grabels (Hérault, France) : caractéristiques hydro-météorologiques et contexte historique de l'épisode

Post-event survey of the 6-7th October 2014 flood in Montpellier-Grabels (Hérault, France) : hydro-meteorological features and historical position of the event
Pascal Brunet, Christophe Bouvier et Luc Neppel
p. 43-59

Résumés

Dans la nuit du 6 au 7 octobre 2014, des cellules orageuses peu mobiles se sont organisées sur le nord montpelliérain et ont déversé jusqu'à 260 mm de pluie en 4 heures. Survenant sur un sol relativement saturé, ces pluies ont provoqué de fortes crues de la Mosson et du Lez. Les inondations ont été particulièrement dommageables dans le village de Grabels, où un lotissement a été submergé par le Rieu Massel (affluent de la Mosson) avec des hauteurs d'eau dans les maisons atteignant 1,5 m, malgré la présence d'un barrage écrêteur de crue en amont du bassin. Dans cet article, nous présentons les résultats du retour d'expérience conduit sur cet événement avec des débits estimés sur 15 sections de petits bassins non jaugés. Ces débits sont ensuite comparés à ceux obtenus lors d'autres retours d'expérience récents, et à ceux estimés par diverses formules régionales. L'inventaire des pluies intenses survenues autour de Montpellier au cours de la période 1970-2014 incite à réviser les normes d'aménagement actuellement en vigueur dans la région, qui paraissent sous-estimer les pluies et les débits de fréquence rare.

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Texte intégral

I - Introduction

1Les pluies intenses accompagnées de crues éclair sont une des caractéristiques du climat méditerranéen. L'extension des zones urbanisées dans le Sud de la France a multiplié les habitations vulnérables aux inondations. La collecte de données sur les crues éclair constitue donc un enjeu crucial pour la définition des zones inondables et la maîtrise des risques en zone urbaine ou péri-urbaine. Depuis quelques années, la pratique des retours d'expérience (REX) s'est considérablement développée en France et en Europe (É. GAUME et C. BOUVIER, 2004 ; G. DELRIEU et al., 2005 ; É. GAUME et M. BORGA, 2008 ; O. PAYRASTRE et al., 2012 ; P. BRUNET et al., 2012) pour évaluer les débits de ces crues extrêmes. Le but de ces opérations est de reconstituer les débits atteints lors d'événements exceptionnels à partir des laisses de crues et des témoignages des riverains. Ces retours d'expérience ont notamment aidé à la réévaluation des débits extrêmes en zone méditerranéenne, où des valeurs supérieures à 20 m3/s/km2 sur quelques km2 ont fréquemment été observées (É. GAUME et al., 2009).

2La pluie qui a touché le nord Montpelliérain les 6 et 7 octobre 2014 a eu pour particularité d'atteindre localement plus de 200 mm en 3 heures, avec une extension spatiale relativement faible, quelques centaines de km2 au total et souvent quelques dizaines de km2 seulement pour la partie la plus intense. Ce genre d'épisode n'est pas inédit dans la région, mais sa localisation sur des zones urbanisées a conduit à des dommages très importants. Les caractéristiques de cet épisode sont décrites dans cet article. Les débits ont été estimés a posteriori sur 15 sections de rivières non jaugées. Les valeurs obtenues ont été comparées à celles d'autres retours d'expérience récents dans le Sud de la France. Les périodes de retour de l'épisode ont été qualifiées par une approche régionale consistant à inventorier les épisodes semblables qui se sont produits dans les environs de Montpellier durant les 50 dernières années. En complément de cet article, on trouvera également des informations sur cet épisode dans d'autres études, menées par le CEREMA (2015), qui utilise une partie des estimations de débit présentées ici, ou par T. REY et al. (2016), qui décrivent les conséquences environnementales de l'épisode.

II - Évènement météorologique

3Les pluies ont débuté le 6 octobre 2014 vers 20h heure légale (18h TU). Des cellules orageuses peu mobiles ont stationné pendant environ 4 heures sur une zone allant de Juvignac, au sud-ouest, au Triadou, au nord-est, soit un arc d'une vingtaine de km, dont la largeur ne dépasse pas 7-8 km. Plus tard dans la nuit, d'autres cellules ont touché le Gard, entre Quissac et Vézénobres, avec des intensités moindres.

4Les images radar fournissent une estimation des pluies et de leur variabilité spatiale (Fig. 1). La pluie radar Panthère, fournie par Météo-France, a été corrigée en fonction des pluviomètres en utilisant un facteur de correction, constant dans l'espace et actualisé toutes les heures. La résolution spatiale est de 1 km2 et la résolution temporelle de 5 mn. La pluie radar OHM-CV (Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais) correspond à une ré-analyse avec un facteur de correction variable dans l'espace, interpolé par krigeage. La résolution spatiale est de 1 km2 et la ré-analyse est disponible à une résolution temporelle de 60 mn.

Figure 1 - Cumuls de précipitations du 6 octobre 2014 à 4h TU au 8 octobre 2014 à 6h TU, estimés à partir du produit radar Panthere (à gauche) et de la ré-analyse OHM-CV (à droite).

Figure 1 - Cumuls de précipitations du 6 octobre 2014 à 4h TU au 8 octobre 2014 à 6h TU, estimés à partir du produit radar Panthere (à gauche) et de la ré-analyse OHM-CV (à droite).

5 Les images diffèrent entre Grabels et Prades-le-Lez (voir Fig. 3 pour la localisation), secteur où les cumuls Panthere sont sous-estimés par rapport aux cumuls OHM-CV. D'après la ré-analyse OHM-CV, les cumuls sont de l'ordre de 280 mm sur la commune de Grabels et de 265 mm sur la commune de Prades-le-Lez. Selon ce même traitement, les superficies correspondant à des cumuls de pluie supérieurs à 100, 150 et 200 mm sont respectivement de 264, 123 et 67 km2.

6Les cumuls radar ont également été comparés aux informations recueillies par les pluvio-graphes et autres pluviomètres de la zone (Tab. I). Le pluviographe Météo-France de Prades-le-Lez a enregistré 223 mm en 3 heures de 19 à 22 h TU et 260 mm en 6 heures. Les cumuls radar ont également été comparés à plusieurs postes de mesure gérés par des particuliers ou d'autres services d'observation (SPC, INRA, HSM).

Tableau I - Caractéristiques des observations de pluie au sol.

Tableau I - Caractéristiques des observations de pluie au sol.

* : coordonnées dans la projection Lambert93. Pour les postes gérés par des particuliers, voir : INFOCLIMAT.

7Les pluies radar OHM-CV sont plus proches des pluies mesurées au sol que les pluies radar Panthère, notamment au Triadou et à Prades-le-Lez. C'est la conséquence du traitement qui interpole spatialement l'écart entre pluie radar et pluie au sol, alors que la correction de la pluie radar est spatialement uniforme dans le cas de Panthère. On retiendra finalement les pluies OHM-CV comme référence. Le hyétogramme de la pluie est représenté sur la figure 2 pour le pixel ayant fourni le cumul de précipitations maximal.

Figure 2 - Hyétogramme de la pluie OHM-CV au pixel ayant fourni la pluie maximale, à Grabels, du 6 octobre à 6h TU au 7 octobre à 6h TU.

Figure 2 - Hyétogramme de la pluie OHM-CV au pixel ayant fourni la pluie maximale, à Grabels, du 6 octobre à 6h TU au 7 octobre à 6h TU.

III - Caractérisation de la zone

8La zone touchée par les pluies intenses des 6 et 7 octobre 2014 se situe en périphérie nord de Montpellier. Les villages les plus impactés ont été du sud-ouest au nord est : Juvignac, les quartiers nord de Montpellier (Paillade et Euromédecine), Grabels, Saint-Gély-du-Fesc, Montferrier-sur-Lez, Saint-Clément-de-Rivière et Prades-le-Lez (Fig. 3).

Figure 3 - Localisation des principaux cours d'eau.

Figure 3 - Localisation des principaux cours d'eau.

Les stations du réseau hydrographique sont représentées par des cercles verts, les sections de calcul des débits par des cercles rouges. Les isohyètes de pluie correspondent à la ré-analyse OHM-CV. La section du Terrieu est hors image, au nord.

9La zone est drainée par deux rivières : la Mosson à l'ouest et le Lez à l'est. La Mosson possède un bassin versant assez étendu au nord-ouest (157 km2 à Grabels), mais qui a été peu impacté durant cet épisode. Pour le Lez, le bassin topographique à la station de Lavalette (Montferrier-sur-lez) est de 114 km2, dont environ 90 km2 pour le bassin versant du Lirou. Le bassin hydrogéologique, karstique, d'alimentation de la source du Lez recouvre 380 km2 (J.C. MARÉCHAL et al., 2013). La zone de recharge rapide de ce karst se situe au nord d'une ligne Les Matelles / Saint-Mathieu-de-Tréviers et n'a été que faiblement touchée par l'évènement.

10Le relief est constitué de petites collines, et les altitudes varient entre 30 et 250 mètres. Les roches calcaires sont largement majoritaires mais ce secteur présente peu d'affleurements karstiques, ces derniers se situant plus au nord. L'occupation des sols se compose de garrigues, de zones agricoles constituées essentiellement de vignes et de zones urbanisées où prédominent les secteurs pavillonnaires en forte expansion durant les dernières décennies. Le bassin du Lez à Lavalette présente les pourcentages suivants (M. COUSTAU, 2011) : garrigue 34 %, forets 25 %, terrains agricoles 33 % et zones urbanisées 8 %. La Mosson présente des pourcentages assez voisins, mais, pour les deux bassins, la zone touchée par les forts cumuls étant à la périphérie immédiate de Montpellier, le pourcentage de zone urbanisée est plus élevé et se situe autour de 25 %. Pour le Verdanson ou les bassins de Saint-Gély-du-Fesc, le pourcentage de zone urbanisée se rapproche de 100 %.

11L'évènement des 6 et 7 octobre intervient dans un contexte hydrologique particulier, car deux épisodes de fortes précipitations ont touché le secteur dans les trois semaines précédentes. Le 17 septembre, les pluies orageuses affectent surtout le secteur nord de Montpellier : on relève autour de 140 mm à Prades-le-Lez, Saint-Gély-du-Fesc ou Saint-Martin-de-Londres et seulement 43 mm à Montpellier Fréjorgues (au sud de la ville). Puis, le 29 septembre, un nouvel épisode touche Montpellier avec 299 mm en 12 heures à Fréjorgues. Le nord Montpelliérain reçoit au cours de cet épisode 147 mm à Prades-le-Lez et 125 mm à Saint-Martin-de-Londres. Le 6 octobre, les sols sont donc très humides, les réservoirs karstiques du Lez débordent via les sources du Lirou et du Lez ; la Mosson a un débit de 0,95 m3/s, alors que le débit d'étiage avant le 17 septembre était de 0,02 m3/s (Fig. 4).

Figure 4 - Pluies journalières à la station de Prades-le-Lez (en haut), hauteurs d'eau à la station hydrométrique de Grabels (en bas, trait bleu) et humidités volumiques (m3/m3) du sol à 20 cm de profondeur à la station de mesure des Matelles (en bas, trait rouge) du 9 septembre au 9 octobre 2014.

Figure 4 - Pluies journalières à la station de Prades-le-Lez (en haut), hauteurs d'eau à la station hydrométrique de Grabels (en bas, trait bleu) et humidités volumiques (m3/m3) du sol à 20 cm de profondeur à la station de mesure des Matelles (en bas, trait rouge) du 9 septembre au 9 octobre 2014.

Le 6 octobre, l'humidité du sol est de 0,31 m3/m3, alors que le sol sature à 0,41 m3/m3. En fin d'été, l'humidité du sol est de 0,18 m3/m3 (lacune de données du 27 août au 26 septembre). Les données pluviométriques ont été fournies par Météo-France. Pour la station des Matelles, voir : MEDYCISS.

IV - Stations hydrométriques du réseau de mesures

12Le Lez et la Mosson comportent plusieurs stations hydrométriques (Tab. II). Sur la Mosson, la ville de Montpellier possède trois stations, mais non jaugées et dont les données ne sont pas diffusées. Sur le Lez, deux autres stations gérées par la DREAL sont en activité, mais se situent à l'aval de Montferrier-sur-Lez, et sont moins pertinentes pour cet événement.

Tableau II - Stations hydrométriques sur le Lez et la Mosson en amont de Montpellier et débits de pointe enregistrés en octobre 2014.

Tableau II - Stations hydrométriques sur le Lez et la Mosson en amont de Montpellier et débits de pointe enregistrés en octobre 2014.

S : superficie du bassin versant. * : pas de bassin versant de surface. ** : débit obtenu après soustraction du débit de la vasque. *** : station non jaugée. Les débits des stations DREAL sont disponibles dans la BANQUE HYDRO. Les stations HSM le sont sur MEDYCYSS. Le numéro d'ordre désigne la position du débit maximum dans l'historique des crues observées.

13Les débits ordinaires observés à la source du Lez et aux Matelles s'expliquent par l'absence de pluies intenses sur le secteur Viols-le-fort - Saint-Martin-de-Londres - Les Matelles qui constitue la zone de recharge rapide des sources du Lez et du Lirou.

14Le débit observé sur le seuil DREAL de la source du Lez est la somme du débit sortant de la vasque et du débit ruisselé sur un petit bassin versant de 1,02 km2. Si on soustrait l'apport de la source du Lez (7 m3/s), le débit correspondant à ce bassin est exceptionnel, 28 m3/s, soit un débit spécifique de 27,5 m3/s/km2. La source du Lez est à moins d'un kilomètre de la station Méteo-France de Prades-le-Lez.

15À la station du Triadou, la crue du Lirou (475 m3/s) est la plus forte sur les 8 ans d'existence de la station. Le débit spécifique s'élève à 5,6 m3/s/km2, pour un bassin dont la superficie est égale à 84 km2. Plusieurs témoignages portant sur les hauteurs d'eau sur la voirie indiquent néanmoins que la crue du 4 septembre 2005 était aussi importante que celle du 7 octobre 2014 au niveau de la confluence Lirou-Lez (entrée nord de Prades-le-Lez).

16Plus à l'aval, la crue atteint 499 m3/s à Montferrier sur Lez, pour un bassin de 115 km2, soit un débit spécifique de 4,3 m3/s/km2. D'après les enregistrements de la station et les marques de crue installées par le syndicat de bassin SYBLE, la crue du 7 octobre 2014 est du même ordre de grandeur que celles de 1976 (519 m3/s), 2005 (487 m3/s) et 2003 (440 m3/s). La crue de septembre 2014 a atteint 344 m3/s. La période de retour de la crue d'octobre 2014 semble comprise entre 10 et 20 ans. Cette période de retour modérée est clairement due au fait que le système pluvieux a épargné des portions non négligeables du bassin versant.

17Sur la Mosson, à la station de Saint-Jean-de-Vedas, en service depuis 1980, la crue a atteint 234 m3/s et a été seulement dépassée par la crue de 2003 (254 m3/s, débit sujet à de fortes incertitudes). Plus en amont, à Grabels, sur les 100 dernières années, seule la crue de 1933 est supérieure à celle de 2014 d'après les marques de crue. Dans ce secteur, la période de retour de la crue est certainement supérieure à 20 ans, mais il est difficile d'être plus précis en l'absence de données fiables.

18Il faut garder à l'esprit que les débits sur les stations Triadou, Lavalette et Saint-Jean-de-Vedas sont largement extrapolés et que leurs valeurs absolues sont très incertaines.

V - Estimation des débits par retour d'expérience

19Pour compléter l'information hydrométrique sur les bassins versants non jaugés, les débits ont été estimés postérieurement aux crues, par repérage des niveaux maximum atteints et des pentes des lignes d'eau, puis application de formules hydrauliques (É. GAUME et M. BORGA, 2008). Dans un cas typique, il s'agit de choisir un bief régulier, rectiligne sans modification de largeur ou rupture de pente, de mesurer la section en travers au point considéré et la pente de la ligne d'eau sur quelques mètres ou quelques dizaines de mètres en amont et aval de la section en travers, enfin d'appliquer une formule hydraulique de type MANNING-STRICKLER pour calculer la vitesse d'écoulement, le coefficient de rugosité étant estimé en fonction de l'encombrement du lit. Dans d'autres cas, on applique des formules de type déversoir à des hauteurs d'eau estimées sur des seuils, ou on estime la vitesse par application du théorème de BERNOULLI entre les cotes amont et aval d'un ouvrage en charge, pont ou buse.

20Outre les deux stations situées sur le Lez et le Lirou, les débits ont été estimés pour 15 sections (Tab. III). Une des sections (Rieu Massel) correspond au seuil d'une retenue et le débit a été calculé par une formule de déversoir à seuil épais, à section rectangulaire sans arêtes, en régime dénoyé. Les débits des autres sections ont été estimés à partir de la formule de MANNING. La méthode de calcul est détaillée dans d'autres retours d'expérience (O. PAYRASTRE et al., 2012 ; O. PAYRASTRE, 2015 ; L. LEBOUC et O. PAYRASTRE, 2017). Les relevés de terrain et les feuilles de calcul relatives aux crues de 2014 sont disponibles dans la base de données du projet Hymex (HYMEX), rubrique "Post event Survey Cevennes Gard Herault autumn 2014".

Tableau III - Débits estimés par application de formules hydrauliques : les valeurs Qmin et Qmax traduisent les incertitudes autour de la valeur estimée Qprob.

Tableau III - Débits estimés par application de formules hydrauliques : les valeurs Qmin et Qmax traduisent les incertitudes autour de la valeur estimée Qprob.

* : station du réseau de mesures (voir Tab. II). aff. : affluent (RD pour rive droite, RG pour rive gauche). Pour la localisation des sites, voir Fig. 3.

21Les superficies des bassins correspondant à ces sections ont été calculées par traitement du MNT 25 m de l'IGN. Les lames d'eau moyennes ont été calculées pour chaque bassin par traitement de l'image radar fournie par l'OHM-CV.

22Les débits sont exprimés en termes de débits probables, encadrés par des bornes inférieures et supérieures correspondant aux incertitudes sur l'estimation de ces débits. Ces incertitudes varient de 20 à 50 % selon le choix de la section, sa régularité, la lisibilité des traces de crue. Le facteur d'incertitude le plus important est souvent lié à l'estimation du coefficient de rugosité de STRICKLER.

23Les débits spécifiques varient entre 2 et 28 m3/s/km2. Les plus fortes valeurs (Lez-Diren, 27,5 m3/s/km2, et Verdanson-Tuilerie, 26,3 m3/s/km2) correspondent aux deux plus petits bassins, de superficie inférieure ou égale à 1 km2. Pour les autres bassins, les débits spécifiques varient entre 10 et 18 m3/s/km2, si on ne considère que les bassins ayant reçu plus de 150 mm de pluie (à l'exception du bassin de La Fosse, à Juvignac, où le calcul est considéré comme douteux). Le débit spécifique maximum, 18 m3/s/km2, correspond au bassin du Rieu Massel, au cœur du système pluvieux. Les bassins ayant reçu une lame d'eau inférieure à 150 mm présentent les débits spécifiques les plus faibles, de 1,4 à 7,5 m3/s/km2 (sections du Terrieu et du Lirou à l'amont du bassin du Lez, sections de la Mosson intégrant un amont peu arrosé). Rendant compte de l'impact de la superficie des bassins sur l'abondance des écoulements, les débits probables s'ordonnent assez bien autour de Qm3/s = 19,96 × Skm20,57 (R2 = 0,81) ou de Qm3/s = 17,58 × Skm20,76 (R2 = 0,85) si on ne considère que les bassins ayant reçu plus de 150 mm (Fig. 5).

Figure 5 - Débits probables en fonction de la superficie des bassins versants.

Figure 5 - Débits probables en fonction de la superficie des bassins versants.

En orange, les bassins ayant reçu plus de 150 mm et la droite leur correspondant pour l'équation de régression : Q = 17,58 S0,76 (R2 = 0,85). En bleu les bassins ayant reçu moins de 150 mm.

VI - Comparaison avec d'autres épisodes exceptionnels

24La figure 6 compare les résultats obtenus pour l'événement des 6 et 7 octobre 2014 (en ne considérant que les bassins ayant reçu plus de 150 mm de pluie) avec d'autres épisodes exceptionnels survenus depuis 2000 dans le Sud-Est de la France. On a également représenté les estimations de débit fournies par des formules régionales de prédétermination des débits de crue :

  • BRESSAND-GOLOSSOF (pour des bassins compris entre 20 et 400 km2) :
    Q(m3/s) rare = 30 × S(km2)0,75

  • Crupedix :
    Qm3/s exceptionnel  = Q(10ans) × K2
    avec K2 = 5 pour PACA et Corse, K2 = 4 pour le Languedoc-Roussillon, et :
    Q(m3/s) (10 ans) = S(km2)0,8 × (P(mm)/80)2 × K
    avec P la pluie journalière décennale, K = 1 pour PACA et Corse, K = 1,5 pour le Languedoc Roussillon. Pour le nord de Montpellier, la pluie décennale peut être fixée à 122 mm (121 mm pour Montpellier ENSAM, 122 mm pour Valflaunés ‒ MÉTÉO-FRANCE, 1999).

Figure 6 - Comparaison des débits obtenus pour différents retours d'expérience récents et pour différentes formules de prédétermination des crues.

Figure 6 - Comparaison des débits obtenus pour différents retours d'expérience récents et pour différentes formules de prédétermination des crues.

Pour l'épisode des 6 et 7 octobre 2014, ne sont représentés que les débits des bassins pour lesquels la lame d'eau précipitée est supérieure à 150 mm. BG : BRESSAND-GOLOSSOF.

25Les débits estimés sont du même ordre de grandeur que ceux observés lors d'autres REX français en région méditerranéenne : autour de Draguignan dans le Var en 2010 (C. MARTIN, 2012 ; O. PAYRASTRE et al., 2012), sur la Côte d'Azur autour de Mandelieu en 2015 (L. LEBOUC et O. PAYRASTRE, 2017). Ils demeurent nettement inférieurs à ceux estimés lors des crues du Gard en 2002, au moins pour des bassins de superficie supérieure à quelques km2, ou autour de Lodève en 2015 pour les bassins non karstiques (P. BRUNET et C. BOUVIER, 2017). On note également que les valeurs estimées par retour d'expérience pour l'épisode des 6 et 7 octobre 2014 dépassent les débits exceptionnels calculés par la formule Crupédix proposée pour les débits exceptionnels, tout en restant en deçà de ceux donnés par la formule BG rare. Il est possible que le quantile de pluie décennale dans la zone, P10ans = 122 mm, intervenant dans Crupedix soit sous-estimé.

VII - Estimation de la période de retour des pluies

26La seule série longue de pluies infra-journalières dont on dispose autour de Montpellier est la série de Montpellier Bel-Air, dont l'analyse statistique a été faite sur la période 1920-1971 (J.M. MASSON, 1980 ‒ la station a ensuite été déplacée à l'École d'Agriculture de Montpellier). Les périodes de retour ont été calculées après ajustement d'une loi de WEIBULL aux données observées. Pour une période de retour 50 ans, les estimations fournies sont de 49 mm en 30 mn, 72 mm en 1 h, 121 mm en 4 h.

27La méthode SHYREG (Y. AUBERT et al., basée sur la synthèse de plusieurs centaines de séries de pluies horaires et sur une régionalisation des paramètres à partir des pluies journalières sur le territoire français, fournit des cumuls plus élevés pour des durées inférieures à 1 h, mais assez proches pour des durées plus longues : d'après CEREMA (2015), pour la même période de retour, cinquantennale, on aurait des cumuls de l'ordre de 90 mm en 1 h, 100 mm en 2 h, 130 mm en 4 h. Pour une période de retour centennale, les estimations sont de l'ordre de 100 mm en 1 h, 110 mm en 2 h, 130 mm en 3 h, 145 mm en 4 h. D'après ces estimations, le maximum ponctuel de l'épisode des 6 et 7 octobre 2014 aurait donc une période de retour largement supérieure au centennal.

28Ces estimations peuvent être confrontées à l'inventaire des épisodes exceptionnels autour de Montpellier. M. DESBORDES et al. (1990) mentionnent ainsi :

  • 100 mm en 1 h le 26 octobre 1979 à Montpellier.

  • 130 mm en 1 h à Castelnau-sur-Lez le 22 septembre 1993.

  • 190 mm en 2 h à Saint-Gély-du-Fesc le 12 octobre 1971,

  • 302 mm en 4 h aux Matelles et 400 mm en 4 h à Saint-Jean-de-Cuculles le 23 septembre 1976 (et non en octobre comme les auteurs l'ont indiqué, aucun épisode remarquable ne s'étant produit en ce mois ‒ voir MÉTÉO FRANCE).

29Ces épisodes ont pu être cartographiés à partir des données pluviométriques disponibles dans les bases de données de Météo-France à ces dates (Annexe 1). Pour l'épisode du 23 septembre 1976, il est à noter qu'aucun cumul disponible dans la base de données Météo-France ne dépasse 300 mm, les cumuls des Matelles et de Saint-Jean-de-Cuculles provenant d'un autre réseau de mesures. L'épisode de 1993 semble être de nature différente des autres, bien plus étendu, et davantage correspondre à un épisode cévenol. Mais une cellule pluvieuse intense, dépassant localement 200 mm, est également centrée sur le nord-est de Montpellier.

30À ces épisodes s'ajoutent trois autres épisodes intenses (les 6 septembre 2005, 29 septembre 2014, 6 octobre 2014) de plus de 200 mm en quelques heures (3 à 5 heures), pour lesquels on dispose de pluies radar (voir Fig. 1 et Annexe 2).

31En ne considérant que la période 1970-2014, c'est donc un total de sept épisodes exceptionnels qui ont été observés en périphérie immédiate de Montpellier, sur un secteur délimité par le Pic Saint-Loup au nord, Fréjorgues au sud, Grabels à l'ouest et Castelnau-sur-Lez à l'est. Ces épisodes ont en commun d'avoir dépassé localement 200 mm en moins de 4 h, ce qui conduit à une période de retour régionale (c'est à dire sur la zone considérée) de moins de 7 ans pour ce type d'épisode. À des dates plus anciennes, L. CHAPTAL (1934) fait mention de 227,9 mm tombés en 24 h les 26 et 27 septembre 1933 (avec des abats pouvant atteindre 33 mm en 15 mn et 40 mm en 30 mn ‒ ces intensités citées comme étant remarquables, n'ont été que rarement dépassées en 60 ans, le 3 novembre 1910 et le 8 juillet 1917) et de 233 mm en 7 h le 11 octobre 1862 (information tirée de MARTINS : "Pluies et orages à Montpellier", Bulletin de la Commission Météorologique de l'Hérault, 1874).

32Les superficies des lames d'eau dépassant différents seuils ont été calculées à partir des pluies interpolées ou des images radar (Fig. 7). On distingue les épisodes très localisés pour lesquels la lame précipitée diminue rapidement en fonction de la surface (1971, 2005, 2014) et ceux pour lesquels elle diminue plus lentement (1976, 1979, 1993). Pour le premier groupe, les superficies correspondant à une lame d'eau au moins égale à 200 mm varient de 25 à 75 km², alors que pour le second groupe, elles dépassent 200 km². La superficie de la lame d'eau dépassant 200 mm peut être estimée en moyenne à environ 100 km2.

Figure 7 - Extension spatiale des épisodes exceptionnels dépassant 200 mm en 4 heures.

Figure 7 - Extension spatiale des épisodes exceptionnels dépassant 200 mm en 4 heures.

33Un raisonnement très grossier peut être utilisé pour tenter de déterminer la période de retour locale d'une pluie exceptionnelle d'au moins 200 mm en 4 heures, dont l'extension spatiale est, on l'a vu, 100 km2 en moyenne. On dénombre sur la période 1970-2014 sept épisodes de ce type, sur un domaine fixe que l'on peut représenter par un carré de 50 km de côté (voir les cartes des annexes 1 et 2). On en déduit qu'un total de 7×100 = 700 km2 a reçu une pluie au moins égale à 200 mm (en 4 h) au cours de la période considérée, soit 45 ans. Pour que chaque point de la zone soit touché en moyenne une fois par une pluie de plus de 200 mm en 4 h, il faudrait 2500/700 plus de temps, soit 2500/700×45 = 160 ans. Le même raisonnement, réalisé pour une lame d'eau de 150 mm dont la superficie moyenne est de l'ordre de 300 km2, conduirait à estimer la période de retour correspondante à environ 50 ans. Par comparaison, SHYREG donne à cette pluie une période de retour sensiblement centennale. Il aurait donc tendance à surestimer les périodes de retour.

34Dans ce calcul, les incertitudes sont toutefois nombreuses, relatives à l'estimation de la superficie de référence, l'extension moyenne d'une lame d'eau donnée, l'hypothèse que les pluies intenses sont équiprobables sur la superficie de référence, le nombre d'épisodes intenses non détectés, la faible longueur de la période de référence au regard de la validité de l'analyse statistique, l'abattement spatial permettant de passer de l'occurrence d'une hauteur de pluie en un point à celle d'une pluie moyenne de même hauteur sur une superficie donnée, qui n'a pas été pris en compte. En choisissant, par exemple, une superficie de référence plus restreinte de 900 km2 (un carré de 30 km de côté), la période de retour d'une lame d'eau de 200 mm en 4 h passerait à 60 ans et celle d'une lame d'eau de 150 mm en 4 h à 20 ans. Il convient donc de fixer une fourchette assez large pour la période de retour d'un épisode tel que celui qui a affecté le bassin du Rieu Massel, au moins entre 60 et 160 ans, si on tient compte des incertitudes sur la superficie de référence dans la méthode utilisée. Par ailleurs, la période de retour de l'épisode d'octobre 1998 à Nîmes, dont le maximum semble avoir atteint localement 420 mm en 6h30, a été estimée à un peu plus d'une centaine d'années, en se basant sur l'information historique faisant état de quatre autres épisodes comparables au cours des 600 dernières années (M. DESBORDES et al., 1990). L. DAVY (1989) mentionne en outre que quatre averses supérieures à 200 mm en 6 heures ont été enregistrées à la station Nîmes-Courbessac entre 1889 et 1988. Ces épisodes se référant à des durées sensiblement plus longues que celle de la pluie d'octobre 2014 à Grabels, les périodes de retour estimées ne peuvent être directement comparées à celles que nous avons estimées, mais elles ne semblent pas infirmer la fourchette que nous avons proposée.

35Répondre plus précisément à la question de la fréquence de ces pluies à fortes intensités sur des courtes durées suppose des études plus approfondies. Par exemple exploiter les archives récentes des données radar de 1996 à nos jours de Météo-France (données Coméhore) permettrait d'étudier leur fréquence en prenant en compte à la fois la superficie couverte par les fortes intensités et leur durée.

VIII - Conclusion

36Le retour d'expérience sur les inondations des 6 et 7 octobre 2014 sur le nord de Montpellier a permis de caractériser les pluies et les débits de cet événement météorologique. Des cumuls de précipitations de 260 mm en 4 heures ont été atteints, et les débits spécifiques sont de l'ordre de 10 à 20 m3/s/km2, voire plus. Ces débits sont du même ordre de grandeur ou dépassés par ceux estimés lors d'autres REX français récents en région méditerranéenne. Ce type d'épisode n'est donc pas si rare dans le Languedoc et la répétition de ces épisodes incite à réviser les normes d'aménagement en ce qui concerne les crues rares. Les estimations fournies par l'analyse statistique de la série locale de Montpellier Bel-Air ou par la méthode SHYREG semblent surestimer les périodes de retour des pluies pour des durées infra-journalières. Bien que de grandes incertitudes demeurent, la période de retour de la pluie reçue par le bassin du Rieu Massel à Grabels pourrait se situer entre 60 et 160 ans. Dans le prolongement de cet article, un modèle pluie-débit sera proposé pour évaluer dans le cadre du même épisode le rôle de l'urbanisation ou des conditions initiales de saturation des sols sur les écoulements, ainsi que l'efficacité des ouvrages de stockage pour la protection des crues.

Annexe 1 - Cartographie des épisodes intenses de 1970 à 1993.

Annexe 1 - Cartographie des épisodes intenses de 1970 à 1993.

Les épisodes ont été cartographiés à partir des données pluviométriques de Météo-France. Le cadre matérialise le domaine fixe de 50 km de côté.

Annexe 2 - Cartographie des épisodes intenses du 5 septembre 2005 et du 28 septembre 2014.

Annexe 2 - Cartographie des épisodes intenses du 5 septembre 2005 et du 28 septembre 2014.

Remerciements : Cette étude a été réalisée dans le cadre de l'Observatoire Hydrométéorologique Méditerranéen Cévennes-Vivarais (OHM-CV) et du programme Mistrals-Hymex. Nous souhaitons remercier nos collègues d'HSM qui ont participé aux mesures sur le terrain : Anne CRESPY, Claudine DIEULIN, Pierre MARCHAND, Félix RAYNAUD, Aurore REMES, Luc SÉGUIS. Nous remercions également Anne CRESPY pour le travail de prospection réalisé sur le site InfoClimat. Enfin, nous sommes reconnaissants à Olivier PAYRASTRE, Philippe MARTIN et un réviseur anonyme pour leurs commentaires avisés et leur contribution à l'amélioration de l'article.

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Bibliographie

Ces épisodes ont été cartographiés à partir des données radar Panthere de Météo-France. Le cadre matérialise le domaine fixe de 50 km de côté.

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Table des illustrations

Titre Figure 1 - Cumuls de précipitations du 6 octobre 2014 à 4h TU au 8 octobre 2014 à 6h TU, estimés à partir du produit radar Panthere (à gauche) et de la ré-analyse OHM-CV (à droite).
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 6,5M
Titre Tableau I - Caractéristiques des observations de pluie au sol.
Légende * : coordonnées dans la projection Lambert93. Pour les postes gérés par des particuliers, voir : INFOCLIMAT.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 3,7M
Titre Figure 2 - Hyétogramme de la pluie OHM-CV au pixel ayant fourni la pluie maximale, à Grabels, du 6 octobre à 6h TU au 7 octobre à 6h TU.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 156k
Titre Figure 3 - Localisation des principaux cours d'eau.
Légende Les stations du réseau hydrographique sont représentées par des cercles verts, les sections de calcul des débits par des cercles rouges. Les isohyètes de pluie correspondent à la ré-analyse OHM-CV. La section du Terrieu est hors image, au nord.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 744k
Titre Figure 4 - Pluies journalières à la station de Prades-le-Lez (en haut), hauteurs d'eau à la station hydrométrique de Grabels (en bas, trait bleu) et humidités volumiques (m3/m3) du sol à 20 cm de profondeur à la station de mesure des Matelles (en bas, trait rouge) du 9 septembre au 9 octobre 2014.
Légende Le 6 octobre, l'humidité du sol est de 0,31 m3/m3, alors que le sol sature à 0,41 m3/m3. En fin d'été, l'humidité du sol est de 0,18 m3/m3 (lacune de données du 27 août au 26 septembre). Les données pluviométriques ont été fournies par Météo-France. Pour la station des Matelles, voir : MEDYCISS.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 256k
Titre Tableau II - Stations hydrométriques sur le Lez et la Mosson en amont de Montpellier et débits de pointe enregistrés en octobre 2014.
Légende S : superficie du bassin versant. * : pas de bassin versant de surface. ** : débit obtenu après soustraction du débit de la vasque. *** : station non jaugée. Les débits des stations DREAL sont disponibles dans la BANQUE HYDRO. Les stations HSM le sont sur MEDYCYSS. Le numéro d'ordre désigne la position du débit maximum dans l'historique des crues observées.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 224k
Titre Tableau III - Débits estimés par application de formules hydrauliques : les valeurs Qmin et Qmax traduisent les incertitudes autour de la valeur estimée Qprob.
Légende * : station du réseau de mesures (voir Tab. II). aff. : affluent (RD pour rive droite, RG pour rive gauche). Pour la localisation des sites, voir Fig. 3.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 468k
Titre Figure 5 - Débits probables en fonction de la superficie des bassins versants.
Légende En orange, les bassins ayant reçu plus de 150 mm et la droite leur correspondant pour l'équation de régression : Q = 17,58 S0,76 (R2 = 0,85). En bleu les bassins ayant reçu moins de 150 mm.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 108k
Titre Figure 6 - Comparaison des débits obtenus pour différents retours d'expérience récents et pour différentes formules de prédétermination des crues.
Légende Pour l'épisode des 6 et 7 octobre 2014, ne sont représentés que les débits des bassins pour lesquels la lame d'eau précipitée est supérieure à 150 mm. BG : BRESSAND-GOLOSSOF.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-9.jpg
Fichier image/jpeg, 216k
Titre Figure 7 - Extension spatiale des épisodes exceptionnels dépassant 200 mm en 4 heures.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-10.jpg
Fichier image/jpeg, 256k
Titre Annexe 1 - Cartographie des épisodes intenses de 1970 à 1993.
Légende Les épisodes ont été cartographiés à partir des données pluviométriques de Météo-France. Le cadre matérialise le domaine fixe de 50 km de côté.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-11.jpg
Fichier image/jpeg, 8,5M
Titre Annexe 2 - Cartographie des épisodes intenses du 5 septembre 2005 et du 28 septembre 2014.
URL http://journals.openedition.org/physio-geo/docannexe/image/5710/img-12.jpg
Fichier image/jpeg, 740k
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Pour citer cet article

Référence papier

Pascal Brunet, Christophe Bouvier et Luc Neppel, « Retour d'expérience sur les crues des 6 et 7 octobre 2014 à Montpellier-Grabels (Hérault, France) : caractéristiques hydro-météorologiques et contexte historique de l'épisode », Physio-Géo, Volume 12 | -1, 43-59.

Référence électronique

Pascal Brunet, Christophe Bouvier et Luc Neppel, « Retour d'expérience sur les crues des 6 et 7 octobre 2014 à Montpellier-Grabels (Hérault, France) : caractéristiques hydro-météorologiques et contexte historique de l'épisode », Physio-Géo [En ligne], Volume 12 | 2018, mis en ligne le 28 février 2018, consulté le 21 septembre 2018. URL : http://journals.openedition.org/physio-geo/5710 ; DOI : 10.4000/physio-geo.5710

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Auteurs

Pascal Brunet

CNRS, HydroSciences Montpellier, UMR5569.
Courriel : pascal.brunet@umontpellier.fr

Christophe Bouvier

IRD, HydroSciences Montpellier, UMR 5569.
Courriel : bouvier@msem.univ-montp2.fr

Luc Neppel

IRD, HydroSciences Montpellier, UMR 5569.
Courriel : luc.neppel@umontpellier.fr

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