Cartographie, Inondation, Vallée du Richelieu et Baie Missisquoi, mai 2011

La première version de cette carte interactive de l'inondation du Richelieu a été publiée en mai 2011 rapidement après la crue historique du 6 mai. On y retrouvait les images satellites publiées par le MSP et une carte des zones à risque (limites des zones inondées à partir de l'interprétation des images satellites).

Suite à la publication du rapport de la Commission mixte internationale en décembre 2015, nous y ajoutons des scénarios de risque d'inondation de la CMI et des cartes du réseau hydrique. Nous présentons aussi une revue sommaire des études et collectes de données réalisées depuis l'inondation du Richelieu en 2011.

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USGS : Niveau d'eau observé à Rouses Point,
15 avril - 15 juin 2011 (103 pied = 31.4 m)

Blog MSP - Images, 2011-05-08
NASA, MSP

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Avant inondation2011-05-08

Crue maximum, mai 2011

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Cartes : Scénarios de risque d'inondation
Commission mixte internationale

Relevés Lidar

Études réalisées lors des inondations de 2011

L'inondation du Richelieu a battu en 2011 les records historiques. Du 13 avril au 19 juin, le niveau d'eau du lac Champlain a été au-dessus du niveau d'inondation de 30,5 mètres. Au maximum de la crue, le 6 mai, un niveau d'eau de 31,3 mètres a été mesuré à Rouses Point. Au Québec, les inondations s’étendaient du lac Champlain jusqu’à la ville de Beloeil couvrant une longueur d’environ 65 km et plus de 3 000 résidences étaient inondées. On a aussi rapporté plus de 500 résidences endommagées dans l'État du Vermont et plus de 900 résidences dans l'État de New-York. Cette inondation, qui a duré plus de 60 jours consécutifs, a causé des dommages totalisant environ 88 millions de dollars aux États-Unis et au Canada.

Le lac Champlain représente environ 85% du bassin versant de la rivière Richelieu. Il est alimenté par les montagnes vertes et les Adirondacks. Un hiver enneigé en 2011, l'accumulation de neige dans les montagnes, et de fortes pluies au printemps sont responsables des crues historiques du lac Champlain et de la rivière Richelieu. Le parcours de la rivière depuis Rouses avec un dénivellé de seulement 60 centimètres jusqu'à Saint-Jean-sur-Richelieu contribue à l'étalement de l'eau sur les rives lors de fortes crues. Les inondations en plaine ont un effet cinétique lent, l'eau montant graduellement. Dans les zones résidentielles le long des rives du Richelieu, les principaux dommages étaient liés à une longue exposition à l'humidité et au développement de moisissures dans les maisons. Près de 1 000 personnes ont été évacuées dans la vallée du Richelieu et plusieurs résidences n'ont pu être sauvegardées malgré les efforts incessants de leurs propriétaires. Des travaux majeurs ont été nécessaires après l'inondation pour décontaminer et immuniser les batiments.

Le facteur vent a aussi eu un impact important lors cette inondation. Le lac Champlain est de plus de 193 km de long et orienté nord-sud. Les vents du sud ont poussé la masse d'eau vers le nord et la rivière Richelieu. Cet effet de basculement de la masse d'eau vers la rivière Richelieu et la baie Missisquoi a contribué aux aux crues records. De forts vents (bourrasques de 80km/h à la fin mai) ont aussi causé des dommages aux propriétés et aux immeubles le long des rives tant sur le lac Champlain que la rivière Richelieu.

Devant l’ampleur de la crise, les municipalités riveraines ont dû être épaulées par le ministère de la Sécurité publique (MSP). Les intervenants sur le terrain ont eu recours à divers types d’images satellite pour coordonner leurs actions. La collaboration de la NASA et de l’Agence spatiale canadienne a permis de prendre rapidement des images des inondations à partir des satellites. Plusieurs des images ont été publiées par le Ministère de la Sécurité publique du Québec et sont accessible sur la carte ci-haut.

Le Blog Québec géographique du MSP présente les images obtenues lors de l'inondation et les études pour évaluer l'impact des inondations sur divers équipements. Les municipalités notamment avait aussi des données détaillées des zones inondables de leur territoire. La collecte d'images très précises à l'aide de la technique Lidar couvrant l'ensemble de la vallée du Haut-Richelieu n'a cependant été réalisée qu'en 2013.

Constatant qu'aucune information sur l'étendue des inondations n'était disponible, nous avons publié la première version de cette carte en 2011 y incluant les images du MSP et le polygone des zone inondées 2011-05-15 réalisé à partir de l'interprétation des images publiées par le MSP et de nombreuses visites sur le terrain. Ces images avec une résolution de 1 mètre (1 pixel = 1 mètre) ou 50 centimètres, étaient suffisamment précises pour identifier les zones inondées (voir comparaison à gauche, Image Photos - Avant et 2011-05-08). Ce polygone intègre également les zones humides. Celles-ci contribuent à atténuer l'impact des inondations en milieu agricole et urbain. Le principal milieu humide est localisé entre la rivière Sud et la Baie Missisquoi.

Les responsables du Programme de mise en valeur du lac Champlain en collaboration avec la New England Interstate Water Pollution Control Commission ont étudié l'inondation historique de mai 2011 et l'inondation liée à la tempête Irène en septembre 2011. En 2012, des ateliers ont été organisés à Saint-Jean-sur-Richelieu et à Plattsburg. Une conférence s'est tenue par la suite à Burlington. En 2013, ils ont publié l'étude Programme de mise en valeur du lac Champlain 2013. Résilience aux inondations dans le bassin du lac Champlain et la rivière Richelieu (109 p.).

C'est un examen exhaustif des répercussions des inondations de 2011 visant à orienter les politiques et les stratégies de gestion de résilience aux inondations dans le bassin du lac Champlain et de la rivière Richelieu. Le rapport souligne les risques de récurrence d'inondation plus élevées avec les changements climatiques. On y retrouve une série de recommandations sur la gestion du territoire. On souligne notamment l'importance de préserver le processus naturel des cours d'eau, d'assurer les mesures de retention d'eau en amont du bassin versant, revoir l'infrastructure routière, assurer la connectivité de la plaine inondable au niveau des routes à l'aide de ponceaux, réduire les risques de contamination des eaux, établir des mesures de rétention d'eau en milieu agricole et revoir les mesures d'endiguement en milieu urbain et dans le milieu agricole. En contrepartie, des mesures de support aux acteurs économiques et aux populations doivent être assurées. Diverses recommandations portaient également sur les donnnées à collecter sur les zones à risques d'inondation et les prévisions à développer.

Groupe de travail, Commission mixte internationale, 2013

En 2013, face au constat du peu de données et de connaissances pour gérer adéquatement des crues majeures du bassin versant du Richelieu et du lac Champlain, la Commission mixte internationale (CMI) a formé un groupe de travail comprenant des experts des différents niveaux de gouvernement au Canada et aux États-Unis.

Le groupe de travail avait pour mandat de collecter des données sur la topographie et l'hydrographie et d'établir les limites des zones inondables.

Topographie et hydrographie : "S'attaquer aux lacunes en matière de données et les combler par la collecte et l'harmonisation,selon les besoins, de données sur la topographie, la bathymétrie, la végétation aquatique et la texture des sols, de données LIDAR, ainsi que de données climatiques et hydrométriques d'observation en vue du lancement le plus rapide possible du système en temps réel de prévision des crues et de cartographie des zones inondées. Ce système suppose l'élaboration de nouveaux modèles hydrologiques et hydrauliques en temps réel pour le lac Champlain et la rivière Richelieu, afin de prévoir les niveaux d'eau du lac et de la rivière, ainsi qu'un modèle altimétrique numérique (MAN) précis de la plaine inondable pour délimiter les contours des zones inondées correspondantes."
Limites des zones inondables : "Créer des cartes statiques d'inondation en utilisant une combinaison de données anciennes et nouvelles, de même qu'en recourant à la modélisation, pour fournir de l'information pratique aux collectivités. Ces cartes montreront la plaine potentiellement inondée en bordure des rives du Richelieu et du lac Champlain selon différents niveaux d'eau mesurés à Rouses Point. "

Un rapport préliminaire, des Rapports Techniques et des scénarios de la plaine inondable (ie. risques d'inondation) selon différents niveaux de crue mesurés à Rouses Point. Un jeu de 11 cartes interactives de la plaine inondable a été publié en novembre 2015. Après de brèves consultations, le Rapport final a été publié en décembre. Les données Lidar étant complétées pour la portion québécoise, ceci a permis de représenter de façon détaillée les différents niveaux d'eau dans la plaine inondable. Ces données seront ajoutées ultérieurement pour la portion du lac Champlain aux États-Unis.

Les rapports techniques décrivent comment la Direction de l'expertise hydrique du MDDELCC du Québec, Environnement Canada et l'USGS aux États-Unis ont déterminé l'étendue de la plaine inondable et mesuré le relief de façon très précise. Pour déterminer les niveaux d'eau le long de la vallée du Richelieu et du lac Champlain, les données suivantes ont été collectées :

Données topographiques (Le relief): Les données Lidar ont fourni des données 3D détaillées.
Hydrographie (écoulement, niveaux d'eau): Pour chaque niveau à Rouses Point, il faut déterminer les niveaux tout le long de la rivière.
Délimitation de l'étendue de la plaine inondée: La combinaison de la topographie et de l'hydrographie a permis de publier des cartes très détaillées telles que le scénario 7 de la CMI présenté sur la carte ci-haut.

Les rapports mettent en garde sur les incertitudes et limitations liées à l'utilisation des cartes des plaines inondables. On parle de cartes statiques parce que on ne tient pas compte de tous les facteurs qui peuvent intervenir dans le réseau hydrographique et qui peuvent varier avec le temps : obstacles, vent, etc. Ces cartes permettront de déterminer les populations et infrastructures à risque et aux gestionnaires de mesures d'urgence de s'adapter.

Le jeu de 11 Cartes des zones à risque d'inondation selon le niveau d'eau de référence à Rouses Point couvre une gamme de niveaux allant de 30,3 à 32,8 mètres. La carte interactive ci-haut présente les scénarios 1,3 et 7. Le scénario 7 correspond à la crue maximum de 31,32 mètres enregistrée à Rouses Point en mai 2011. Comme on le voit sur la carte, le risque d'inondation se situe en grande majorité en amont du pont Gouin à Saint-Jean-sur-Richelieu où la rivière forme un verrou. Il n'y a que 60 centimètres de dénivellation entre ce pont et Rouses Point. On ne saurait cependant expliquer les inondations simplement à partir de ce verrou. Des mesures de rétention d'eau en amont pourraient également atténuer l'effet de crues élevées. Les études hydro-dynamiques à venir devraient permettre une meilleure compréhension des facteurs agissant sur les inondations et proposer des solutions pour atténuer ces inondations.

Pour chacun des 11 scénarios de risque d'inondation, La carte de la plaine inondable couvre tant le Québec que la portion du lac Champlain aux Étas-Unis. Les données du Centre hydrique du Québec y sont intégrées.

Relevés LIDAR

Les relevés LIDAR sont effectués par avion à l'aide d'un laser. Cette technique permet de produire des images 3D du relief très précises, de délimiter les bassins versants et la modélisation de l'écoulement de l'eau de surface. Ils fournissent l'inventaire des cours d'eau et fossés, zones humides, couvert forestier. Le Québec a complété son programme d'acquisition de relevés Lidar pour la vallée du Richelieu lors des campagnes 2008, 2010 et 2013. Les États-Unis ont aussi amorcé un programme de relevés en 2013.

Geomont a réalisé les relevés Lidar pour différents ministères, municipalités et autres organisations au Québec responsables de la gestion du territoire. La présentation de Julien Belvisi de GéoMont au Colloque de l'AGRCQ (2013) , LIDAR aéroporté, les possibilités de cette technologie dans la caractérisation des cours d’eau (Voir Partie 1 et Partie 2), illustre bien les possibilités de cette technologie.

Cartes des zones inondables

À partir de relevés Lidar, le Centre hydrique du Québec (CEHQ) a publié en avril 2015, la Carte révisée des zones inondables. Il est aussi possible en cliquant sur la carte de télécharger des Feuillets cartographiques 1:2,000 au format pdf. Ces cartes permettent en milieu résidentiel d'observer l'impact au niveau de chaque terrain.

Ces nouvelles données quoique plus précises confirment les informations produites sur l'étendue de l'inondation, notamment celles que j'ai produites en 2011. La disponibilité des données d'élévation très précises issues de relevés Lidar dans la portion québécoise permet maintenant de montrer avec précision le relief et incidemment les niveaux d'eau. Les différentes couleurs indiquent le niveau d'eau allant de jaune (20 cm.) à bleu foncé (2 mètres).

Les cartes statiques des plaines inondables doivent permettre aux résidents d'estimer l'étendue des zones inondées à partir des relevés de niveau d'eau du lac Champlain (mesure à la station de Rouses Point). Pour chacun des 11 scénarios, on estime le niveau de la crue dans chaque zone immergée le long des rives correspondant au niveau d'eau de référence à Rouses Point. Cela permet de déterminer les zones où prioriser les actions selon les niveaux d'eau mesurés à Rouses Point. Le scénario 7 avec un niveau de 30,81 mètres correspond à la crue maximum en mai 2011, soit 0,46 mètres plus élevé que le scénario 1 (seuil d'inondation). Les cartes détaillées du Centre hydrique du Québec permettent d'estimer quel sera le niveau d'eau correspondant dans les différentes zones le long des rives.

Un modèle hydrique expérimental a été élaboré. Mais celui-ci ne tient pas compte de la dénivellation due au vent. Le rapport final de la CMI ne propose pas non plus de mesures d'atténuation des inondations et ne se prononce pas sur la nécessité d'infrastructures de contrôle des crues. Les opinions divergent sur la nécessité de tels ouvrages pour atténuer l'effet des crues.

En comparaison du scénario 7 de la CMI (crue maximum en mai 2011 avec débit de 1 539 m3/s et niveau d’eau à Rouses Point de 31.32 mètres), le scénario 11 est un scénario extrème (débit de 2204 m3/s et de 32.18 mètres). Si un tel scénario devait se réaliser, le nombre de maisons inondées augmenterait sensiblement et des risques supplémentaires pourraient survenir lors de forts vents.

Il est encore difficile de prévoir les prochaines inondations, et en particulier de tenir compte du facteur vent et des vagues dans les modélisations. Suite à la publication du rapport du CMI, la MRC du Haut-Richelieu s'est montré déçue du peu de résultats et de la réduction du mandat de la Commission. On juge que les divers scénarios apportent peu d'éclairage, les zones à risque étant déjà connues. On réclame des mesures d'atténuation et d'immunisation et un modèle de prévision plus élaboré.