facts:
Faits :
A.
La commune de Perroy est propriétaire de la parcelle n° 614 de son territoire, d'une surface de 11'187 m2, située au bord du lac Léman. Il s'agit d'une plage publique (pelouse avec arbres), directement adjacente à un port de plaisance, le port de Plongeon. Il y a sur la parcelle n° 614 des installations ou ouvrages liés à la plage et au port (parking, buvette de 27 m2, restaurant de 199 m2, couvert de 114 m2 et baraque de pêcheur de 87 m2, notamment). Cet endroit est accessible depuis la route cantonale RC 1a par le chemin de la Plage. La parcelle n° 614 a été classée en 1984 en zone d'utilité publique, en vertu du plan d'extension "Le Plongeon".
A.a. La Municipalité de Perroy a envisagé il y a une quinzaine d'années le développement de l'installation portuaire et des aménagements à terre (aire de détente, parking, accès et bâtiments). Elle a établi un projet de plan partiel d'affectation (PPA) intitulé "Port de Plongeon", dont le périmètre incluait la parcelle communale n° 614 ainsi qu'une parcelle privée directement voisine. Il était aussi prévu de créer un nouveau port sur le lac, avec davantage de places d'amarrage. Adopté par le Conseil communal de Perroy le 16 février 2012 et approuvé préalablement par le Département de l'intérieur le 13 décembre 2012, le projet de PPA "Port de Plongeon" a été contesté devant le Tribunal cantonal vaudois, puis devant le Tribunal fédéral, qui l'a annulé (arrêt 1C_582/2014 du 25 février 2016).
A.b. En 2018, la Municipalité de Perroy a mis à l'enquête publique un projet de reconstruction du restaurant de la plage et de la cabane de pêcheur, après démolition de la buvette, du restaurant et de la baraque de pêcheur. Le nouveau restaurant, long d'environ 40 m, serait implanté là où se trouvent les actuels restaurant et buvette. L'emplacement de la nouvelle cabane de pêcheur correspondrait à celui de la baraque de pêcheur existante. Ces deux bâtiments seraient installés sous une toiture unique, avec un passage entre ces deux locaux ("accès plaisanciers").
Lors de la mise à l'enquête publique du projet, A.A._, propriétaire de la parcelle n° 612 directement voisine à l'est, et B.A._, ainsi que C.C._ et D.C._, propriétaires des parcelles nos 621 et 622 sises à environ 200 m de la plage à l'ouest, ont formé opposition.
La Direction générale de l'environnement du canton de Vaud (DGE), par le biais de sa Direction des ressources et du patrimoine naturels, Ressources en eau et économie hydraulique - DGE/DIRNA/EH5, a délivré une autorisation fondée sur les art. 41b et 41c de l'ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (OEaux; RS 814.201) ainsi que sur les art. 12 ss de la loi vaudoise du 3 décembre 1957 sur la police des eaux dépendant du domaine public (LPDP; RS/VD 721.01).
B.
Le 10 avril 2019, la municipalité a délivré le permis de construire pour son projet. Le 16 avril 2019, elle a levé les oppositions formées à l'encontre de celui-ci.
Statuant sur recours des opposants, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal vaudois, après avoir procédé à une inspection locale, a confirmé les décisions communales par arrêt du 15 octobre 2020.
C.
Agissant par la voie du recours en matière de droit public, A.A._et B.A._ ainsi que C.C._ et D.C._ demandent au Tribunal fédéral de réformer l'arrêt cantonal en ce sens que la décision communale est annulée. Subsidiairement, ils concluent à l'annulation de l'arrêt cantonal, la cause étant renvoyée à la CDAP pour nouvelle décision dans le sens des considérants.

considerations:
Le Tribunal cantonal renonce à se déterminer et se réfère aux considérants de l'arrêt attaqué. La DGE renonce à se déterminer. La Municipalité de Perroy conclut au rejet du recours. Consulté, l'Office fédéral de l'environnement (OFEV) se détermine sur le recours. Il considère que l'emplacement du projet, pour sa partie restaurant à tout le moins, n'est pas imposé par sa destination ni ne peut bénéficier de la garantie de la situation acquise.
Les parties se déterminent à nouveau dans un second échange d'écritures et confirment leurs conclusions.
Par ordonnance du 7 décembre 2020, le Président de la Ire Cour de droit public a admis la requête d'effet suspensif du recours.
Considérant en droit :
1.
Formé contre un arrêt final (art. 90 LTF) rendu en dernière instance cantonale (art. 86 al. 1 let. d LTF) en matière de droit public des constructions (art. 82 let. a LTF), le présent recours est en principe recevable comme recours en matière de droit public au sens des art. 82 ss LTF, aucune des exceptions prévues à l'art. 83 LTF n'étant réalisée. Les recourants A._, propriétaires d'une parcelle sise à proximité directe du projet litigieux, sont particulièrement touchés par l'arrêt attaqué et ont un intérêt digne de protection à en obtenir l'annulation. Ils disposent dès lors de la qualité pour recourir au sens de l'art. 89 al. 1 LTF. La question de l'intérêt digne de protection des recourants C._, dont les parcelles sont non seulement plus éloignées du projet mais, surtout, en sont séparées par quatre ou cinq parcelles construites, peut ainsi demeurer indécise.
Les autres conditions de recevabilité sont réunies, si bien qu'il y a lieu d'entrer en matière sur le recours.
2.
Les recourants se plaignent d'une violation de l'obligation de planifier, respectivement de réviser le plan d'affectation. Ils font valoir que la nouvelle planification déjà initiée en lien avec l'agrandissement du port nécessite d'examiner de façon coordonnée les installations portuaires et terrestres, de sorte qu'il faudrait éviter de d'ores et déjà figer l'implantation des bâtiments, voire l'aménagement de la plage, par la présente procédure d'autorisation de construire. A cela s'ajouterait que la réglementation du plan actuel serait insuffisante, ne respectant pas les exigences minimales de planification s'agissant de l'affectation et de la volumétrie en particulier.
2.1.
2.1.1. Selon la jurisprudence, le droit fédéral exige que, lors de l'accomplissement de tâches d'aménagement, l'instrument de planification ou de décision adéquat soit utilisé (<ref-ruling> consid. 2.3.1 p. 266). Il prescrit ainsi une obligation spéciale de planifier qui vise des objets ou des activités non conformes à l'affectation de la zone dont l'incidence sur la planification locale ou l'environnement est importante. En revanche, lorsqu'il s'agit d'un projet, même de grande ampleur, conforme à l'affectation de la zone, le droit fédéral n'oblige pas de passer par la voie de la planification spéciale (arrêts 1C_892/2013 du 1er avril 2015 consid. 2.1, in RDAF 2015 I p. 453; 1C_442/2020 du 4 mars 2021 consid. 5.1; 1C_164/2019 du 20 janvier 2021 consid. 5.1). Lorsque la collectivité publique a procédé concrètement à la différenciation de son territoire entre les divers types de zones, elle a en principe d'ores et déjà pondéré les intérêts en présence et a veillé à la participation de toutes les parties concernées dans le cadre de la procédure d'adoption du plan général d'affectation (cf. <ref-ruling> consid. 5a; <ref-ruling> consid. 3d; arrêt 1C_892/2013 du 1er avril 2015 consid. 2.1, in RDAF 2015 I p. 453).
Il est cependant envisageable qu'une installation, même conforme à l'affectation de la zone, ait une incidence telle sur le territoire qu'une planification soit nécessaire pour assurer une évaluation du projet à une échelle plus étendue - en particulier s'il s'agit d'une zone non constructible. Les critères permettant de déterminer si la planification s'impose ne peuvent toutefois pas être plus stricts que pour des constructions ou installations non conformes à l'affectation de la zone (arrêts 1C_892/2013 du 1er avril 2015 consid. 2.1, in RDAF 2015 I p. 453; 1C_321/2019 du 27 octobre 2020 consid. 2.5). Pour celles-ci, il peut y avoir obligation de planifier notamment lorsqu'elles sont soumises à l'étude d'impact sur l'environnement, lorsqu'elles s'étendent sur une vaste surface (gravières, installations de gestion des déchets, centres sportifs, installations d'enneigement artificiel), ou lorsque, à l'instar d'une forte augmentation du trafic, elles ont des effets importants sur l'environnement (<ref-ruling> consid. 2.1; arrêts 1C_405/2016 du 30 mai 2018 consid. 3, in DEP 2018 p. 537; 1C_442/2020 du 4 mars 2021 consid. 5.1; 1C_321/2019 du 27 octobre 2020 consid. 2.5).
2.1.2. Les plans d'affectation, qui règlent le mode d'utilisation du sol (art. 14 al. 1 LAT), délimitent en premier lieu les zones à bâtir, les zones agricoles et les zones à protéger (art. 14 al. 2 LAT). Ils déterminent le champ d'application spatial des règlements des prescriptions en matière de planification et de police des constructions qui, en tant que "légende du plan", en font conceptuellement partie. En ce sens, les zones d'affectation fournissent en principe des informations sur l'utilisation admissible et - dans le cas des zones constructibles - les distances, la taille des bâtiments ou le genre de développement souhaité (WALDMANN/HÄNNI, Raumplanungsgesetz, 2006, n° 20 ad art. 14 LAT). Cela étant, conformément à l'art. 14 LAT, le législateur fédéral a choisi d'imposer au minimum la fixation, dans les plans d'affectation, des modes d'utilisation du sol - en particulier le caractère constructible ou non de celui-ci -, mais non le lieu et la mesure de l'utilisation admissible du sol, ni l'ordre des constructions, la police et l'esthétique des constructions ne tombant à cet égard plus dans la définition des plans d'affectation (DFJP/OFAT, Etude relative à la loi fédérale sur l'aménagement du territoire, 1981, n° 2 ad art. 14 LAT). Les autorités chargées d'élaborer les plans d'affectation - en particulier les communes - jouissent en principe d'une marge d'appréciation dès lors qu'il s'agit de définir le degré de précision des plans. Elles doivent toutefois tenir compte des caractéristiques propres de l'objet à planifier lorsqu'elles déterminent le contenu normatif ou la densité normative d'un plan d'affectation. Il n'est ainsi pas possible d'adopter des plans d'affectation vides de toute substance et créant une trop grande insécurité juridique au regard de l'objet à planifier (JEANNERAT/MOOR, in Commentaire pratique LAT: Planifier l'affectation, 2016, n° 14 ad art. 14 LAT; arrêt 1C_76/2020 du 5 février 2021 consid. 3.1).
2.1.3. Aux termes de l'art. 21 al. 2 LAT, lorsque les circonstances se sont sensiblement modifiées, les plans d'affectation feront l'objet des adaptations nécessaires; une modification sensible des circonstances au sens de l'art. 21 al. 2 LAT peut être purement factuelle, mais également d'ordre juridique, comme une modification législative (cf. <ref-ruling> consid. 5.1 et les références; <ref-ruling> consid. 6b; arrêt 1C_450/2019 du 13 octobre 2020 consid. 2.1). Dans son cas d'application classique, savoir la réévaluation des circonstances hors examen d'une autorisation de construire, l'art. 21 al. 2 LAT prévoit un examen en deux étapes: la première déterminera si les circonstances se sont sensiblement modifiées au point de justifier un réexamen du plan: si le besoin s'en fait réellement sentir, il sera adapté, dans une deuxième étape (<ref-ruling> consid. 5.1; <ref-ruling> consid. 3). Sont en particulier à prendre en considération, dans la perspective d'un contrôle incident du plan, le temps écoulé depuis son entrée en vigueur, la mesure dans laquelle celui-ci a été concrétisé, l'importance des motifs de révision, l'étendue de la modification envisagée et l'intérêt public que celle-ci poursuit (ATF <ref-ruling> consid. 3.1; <ref-ruling> consid. 4.2; <ref-ruling> consid. 4.2 et les références; arrêt 1C_40/2016 du 5 octobre 2016 consid. 3.1).
2.2.
2.2.1. La vétusté du plan alléguée par les recourants ne saurait en soi exclure la délivrance d'une autorisation de construire pour un projet qui serait conforme à l'affectation de la zone. Or, à cet égard, les recourants ne font valoir aucun changement particulier de circonstances qui justifieraient de refuser le projet au motif de l'obsolescence du plan.
De même, l'absence de règles précises de construction, telles que les coefficients d'utilisation du sol ou la hauteur des bâtiments, ne remet pas en cause la validité du plan. Au contraire de ce que laissent entendre les recourants, le règlement ne laisse pas un blanc-seing au constructeur. L'arrêt cantonal relève en effet l'existence de distances aux limites et entre bâtiments ainsi que de nombre maximum de niveaux. A l'instar de ce que retiennent les premiers juges, combinée à ces règles, la clause d'esthétique est effectivement suffisante pour éviter des projets qui ne seraient pas souhaitables du point de vue de l'intégration, ce en dépit de la marge de manoeuvre qui revient à la commune, inhérente à l'application de cette clause d'esthétique.
2.2.2. S'agissant d'une éventuelle obligation de planifier en raison de la nature ou de l'ampleur du projet, on constate que le projet est sis en zone constructible. Les recourants contestent qu'il soit conforme à l'affectation de la zone d'utilité publique. Cette question relève de l'appréciation du droit communal, cadre dans lequel le Tribunal fédéral limite son examen à l'arbitraire (art. 95 LTF). A teneur du règlement communal, cette zone est destinée aux constructions, installations et aménagements qui sont en relation avec un équipement public ou nécessaire à un service public ainsi qu'à d'autres constructions d'intérêt général. La cour cantonale a considéré que tel était le cas des entreprises locales (restaurant et cabane de pêcheur) prenant place dans les locaux litigieux, liées à l'utilisation du lac pour les loisirs, la navigation ou la pêche. Les recourants se contentent de s'indigner du caractère vague du but d'affectation de la zone et d'énumérer des exemples qu'ils jugent incongrus de ce qui pourrait y être réalisé. Ce faisant, ils ne démontrent pas en quoi l'appréciation de la cour cantonale serait arbitraire. Ils n'exposent aucun argument se rapportant à la destination de la construction en cause. Il n'y a dès lors pas lieu de s'écarter de l'appréciation des premiers juges quant à la conformité du projet avec l'affectation de la zone. Dans ce contexte de conformité à la zone d'affectation - constructible de surcroît -, la voie de l'autorisation de construire est la règle et celle de la planification l'exception, aux conditions exposées ci-dessus qu'il convient d'examiner.
L'incidence spatiale du projet n'est, du point de vue de l'aménagement du territoire, pas majeure. Elle affecte vraisemblablement l'espace réservé aux eaux le long de la rive du lac, mais il n'apparaît pas que les effets sur l'environnement soient notables au point de nécessiter un examen global de la situation qui irait au-delà du respect des dispositions prévues ponctuellement par la législation sur la protection des eaux (cf. consid. 3). De telles règles sont précisément destinées à assurer le but de protection des eaux dans le cadre de la délivrance de permis de construire. Il ne s'impose ainsi pas de passer par la planification pour ce motif, la voie de l'autorisation étant suffisante pour la reconstruction, respectivement l'agrandissement d'une cabane de pêcheur et d'un restaurant.
C'est également en vain que les recourants s'appuient sur l'art. 36a al. 3 de la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814.20) pour faire valoir qu'une planification préalable s'imposerait. Une telle démarche est effectivement imposée pour l'établissement des espaces réservés aux eaux. En revanche, comme on le verra ci-dessous, une disposition transitoire permet de régler le sort des rives régies par des plans n'ayant pas encore fait l'objet des adaptations nécessaires (cf. consid. 3), de sorte qu'il est possible de statuer sur d'éventuelles demandes d'autorisations de construire quand bien même le plan en vigueur ne concrétiserait pas les dispositions du droit fédéral de la protection des eaux.
Enfin, les considérants de l'arrêt 1C_582/2014 du 25 février 2016 ne sont pas non plus de nature à imposer une planification pour le projet litigieux. Le Tribunal fédéral a certes invalidé le projet de plan partiel d'affectation élaboré alors, au motif notamment qu'il y avait lieu de coordonner la capacité des infrastructures portuaires avec celle des infrastructures à terre. Il s'agissait toutefois de statuer sur une planification adoptant une extension du périmètre du port et accordant ainsi une autorisation de principe pour l'implantation de nouvelles places d'amarrage dans le lac, sans que leur nombre ne soit défini. De telles incertitudes ne permettaient pas de s'assurer de l'adéquation de l'infrastructure à terre. En l'espèce au contraire, la capacité du restaurant projeté est connue. Alors que la cour cantonale n'a pas jugé cette question problématique, les recourants n'exposent pas en quoi il y aurait concrètement un problème de coordination qui ne puisse être réglé qu'au niveau du plan. Ils se contentent d'affirmer que le plan actuel est obsolète, sans démontrer en quoi le projet prévu serait critiquable à cet égard, ni requérir un contrôle matériel incident du plan.
Il s'ensuit que le grief doit être rejeté.
3.
Les recourants font valoir une violation des art. 36a LEaux ainsi que des art. 41b et 41c OEaux.
3.1. Selon l'art. 36a al. 1 LEaux, les cantons déterminent, après consultation des milieux concernés, l'espace nécessaire aux eaux superficielles (espace réservé aux eaux) pour garantir leurs fonctions naturelles (let. a), la protection contre les crues (let. b) et leur utilisation (let. c). Le Conseil fédéral règle les modalités (art. 36a al. 2 LEaux). Aux termes de l'art. 41c al. 1 OEaux, ne peuvent être construites dans l'espace réservé aux eaux que les installations dont l'implantation est imposée par leur destination et qui servent des intérêts publics, tels que les chemins pour piétons et de randonnée pédestre, les centrales en rivières et les ponts. Si aucun intérêt prépondérant ne s'y oppose, les autorités peuvent notamment autoriser les installations conformes à l'affectation de la zone dans les zones densément bâties (let. a) et en dehors des zones densément bâties sur des parcelles isolées non construites situées entre plusieurs parcelles construites (let. a bis). Aussi longtemps que les cantons n'ont pas déterminé l'espace réservé aux eaux, ces prescriptions s'appliquent le long des eaux à une bande de chaque côté large de 20 m concernant les étendues d'eau d'une superficie supérieure à 0,5 ha (al. 2 let. a des dispositions transitoires de la modification de l'OEaux du 4 mai 2011).
L'art. 41c al. 1 première phrase OEaux prescrit une implantation relativement imposée par la destination. Il n'est pas nécessaire qu'aucun autre lieu ne puisse absolument pas entrer en considération; il doit toutefois exister des motifs particulièrement importants et objectifs qui permettent de considérer le lieu d'implantation choisi comme présentant nettement plus d'avantages que d'autres emplacements. L'autorité de planification dispose d'une marge d'appréciation dans le choix de la variante en question (arrêt 1C_17/2021 du 26 août 2021 consid. 5.2).
En zone à bâtir, le législateur a expressément souligné qu'"aucune nouvelle construction ou installation ne d[evai]t être réalisée dans l'espace réservé aux eaux"; "de même, il conv[enai]t de démolir et de renoncer à reconstruire les bâtiments se trouvant dans cet espace et qui ont été endommagés par des crues ("Initiative parlementaire. Protection et utilisation des eaux. Rapport de la Commission de l'environnement, de l'aménagement du territoire et de l'énergie du Conseil des Etats", FF 2008 7324 ch. 3.1; cf. également OFEV Rapport explicatif du 20 avril 2011 - Initiative parlementaire Protection et utilisation des eaux (07.492) - Modification des ordonnances sur la protection des eaux, l'aménagement des cours d'eau et l'énergie, de même que de l'ordonnance relative à la loi fédérale sur la pêche, p. 15 s.).
La possibilité prévue à l'art. 41c al. 1 let. a bis OEaux permettant d'ériger des installations conformes à l'affectation de la zone en dehors des zones densément bâties a été introduite dans l'ordonnance le 1er mai 2017. Elle traduit la volonté de ne pas entraver l'utilisation de parcelles non construites lorsque, du fait de l'environnement bâti déjà existant, l'espace disponible pour les eaux est durablement atteint, au point qu'empêcher toute construction nouvelle n'est pas d'une grande utilité pour les fonctions des eaux à long terme (DTAP/CDCA/OFEV/ARE/OFAG, Espace réservé aux eaux - Guide modulaire pour la détermination et l'utilisation de l'espace réservé aux eaux en Suisse, 2019, module 3.2, ch. 2.2. p. 4). Dans ce cas de figure, lorsqu'aucun intérêt prépondérant ne s'y oppose, les installations conformes à la zone sont admissibles du point de vue de l'espace réservé aux eaux; celui-ci doit toutefois être sollicité le moins possible ( ibidem, p. 5). Cette situation est réalisée lorsque la portion non construite représente une brèche au coeur de parcelles déjà bâties qui restreignent sensiblement et sur le long terme l'espace réservé aux eaux (arrêt 1C_217/2018 du 11 avril 2019 consid. 3.6).
Le Tribunal fédéral a dénié ce contexte de parcelle isolée non construite sise en zone non densément bâties entre plusieurs parcelles construites dans le cas où, dans un périmètre de 5'000 m2, l'espace réservé aux eaux était entièrement libre de constructions à l'exception d'un seul bâtiment sis sur la parcelle voisine à la parcelle litigieuse qui empiétait légèrement sur l'espace réservé aux eaux (arrêt 1C_41/2021 du 1er avril 2021 consid. 3.3). De même, il a considéré que cette situation n'était pas réalisée pour un terrain bordé, sur la même rive du cours d'eau litigieux, de grandes zones non développées, dans un secteur inscrit à l'inventaire fédéral des sites construits d'importance nationale à protéger en Suisse (ISOS) avec un objectif de préservation A, lequel signifie que les constructions nouvelles ne sont généralement pas autorisées (arrêt 1C_282/2020 du 10 février 2021 consid. 7.2). Enfin, ce statut n'a pas non plus été retenu pour une parcelle déjà partiellement construite, entourée, sur la même rive, d'une zone verte supportant des jardins familiaux, d'une zone d'équipement de sports et de loisirs supportant un terrain de sport en gazon naturel ainsi que d'une zone réservée (non construite), alors que l'autre rive du cours d'eau litigieux était constituée de zones de travail largement construites (arrêt 1C_217/2018 du 11 avril 2019 consid. 3).
3.2.
3.2.1. En l'espèce, la cour cantonale, lorsqu'elle s'est attelée à l'examen des conditions de l'art. 41c al. 1 OEaux, a repris à son compte l'appréciation du département cantonal qui a considéré que le projet était fait de bâtiments dont l'emplacement était imposé par leur destination et qui servaient des intérêts publics. Elle a en effet constaté que le restaurant et la cabane de pêcheur faisaient traditionnellement partie des infrastructures du port et étaient directement liés à l'utilisation du lac par le public à cet endroit. Si tel peut être le cas pour la cabane de pêcheur, on doit constater, avec l'OFEV, que cela ne vaut pas nécessairement pour le restaurant. En effet, la configuration du terrain en cause ne permet pas de considérer que le restaurant doive impérativement se situer dans l'espace réservé aux eaux. La parcelle destinée à accueillir le projet et constituant la plage gazonnée est vaste; la majeure partie de sa surface disponible est sise hors de l'espace réservé aux eaux. Comme le relève l'OFEV, même sis plus en retrait de la rive, hors de l'espace réservé aux eaux, le restaurant peut toujours présenter un lien suffisant avec le lac pour assurer sa fonction d'établissement "lacustre". Il s'ensuit que les circonstances ne permettent pas de considérer que l'emplacement du projet, à tout le moins pour la partie restaurant, est imposé par sa destination. Ce motif ne permet pas de justifier son empiètement sur l'espace réservé aux eaux.
3.2.2. Il y alors lieu d'examiner si la situation remplit les critères de l'une ou l'autre des exceptions de l'art. 41c al. 1 let. a à d OEaux.
La parcelle est sise en une zone non densément bâtie. Pourvue des seules constructions litigieuses à remplacer, elle est située entre plusieurs parcelles construites, pour la plupart hors de l'espace réservé aux eaux, à l'exception de petites constructions sises à proximité du rivage - à l'instar de la parcelle des recourants voisins du projet. Hormis les constructions du projet litigieux, la parcelle elle-même est un vaste terrain non bâti. Sa rive, qui semble principalement être en nature de plage/grève, abrite également un petit port au droit du projet litigieux, fait notamment de digues artificielles, rampes de mise à l'eau et quai bétonné.
La partie du bâtiment projeté sise sur l'implantation actuelle est située à proximité immédiate du plan d'eau, soit, en tout état, à moins de 20 m de celui-ci. On constate toutefois que la rive est ici située à l'intérieur de la digue artificielle destinée à abriter le port. Aussi, l'espace réservé aux eaux n'exerce-t-il ici vraisemblablement aucune fonction de protection des eaux. En d'autres termes, conformément à l'esprit du législateur dans le cadre de l'art. 41c al. 1 let. a bis OEaux, l'espace disponible pour les eaux semble ici durablement atteint, au point qu'il n'est pas d'une grande utilité pour la préservation des eaux à long terme d'y empêcher toute construction nouvelle. Dans ces circonstances très particulières, on pourrait concevoir qu'une construction prenne place dans l'espace réservé aux eaux, au sens de la disposition précitée et indépendamment d'une implantation imposée par la destination du bâtiment, la conformité à la zone étant alors suffisante.
Tel n'est en revanche pas le cas de la portion de rive sur laquelle l'extension du restaurant est prévue; il ne s'agit pas à cet endroit d'une portion de rive formant partie intégrante du port, mais apparemment de grève et de surface herbeuse. Cela étant, en retenant une largeur de 20 m (al. 2 let. a des dispositions transitoires de la modification de l'OEaux du 4 mai 2011), il n'est pas exclu que cette partie du projet soit située hors de l'espace réservé aux eaux, au contraire de la partie du bâtiment s'inscrivant sur l'implantation actuelle du restaurant. Cette partie du bâtiment projeté est en effet plus éloignée de la rive qui marque un décrochement par rapport au quai du port. Il est toutefois impossible de statuer avec certitude sur cette question, dès lors que l'on ne connaît pas la limite exacte du plan d'eau à partir de laquelle l'espace réservé aux eaux doit être établi.
Comme l'arrêt attaqué ne donne aucune information sur ce point, il y a lieu de renvoyer la cause aux autorités cantonales pour qu'elles déterminent avec exactitude si le bâtiment empiète sur l'espace réservé aux eaux hors de la rive portuaire, ce qui ne saurait être toléré. Elles examineront par la même occasion avec plus de précision la nature de la rive portuaire et la mesure dans laquelle il peut être dérogé au respect de l'espace réservé aux eaux le long de celle-ci.
4.
Il résulte de ce qui précède que le recours doit être admis et l'arrêt attaqué annulé. La cause est renvoyée à la cour cantonale pour complément d'instruction ou, cas échéant, renvoi du dossier à la DGE.
Le présent arrêt est rendu sans frais (art. 66 al. 4 LTF). Les recourants, qui obtiennent gain de cause par l'intermédiaire d'un avocat, ont droit à des dépens (art. 68 al. 1 LTF).

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est admis. L'arrêt attaqué est annulé. La cause est renvoyée à la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal du canton de Vaud pour nouvelle décision dans le sens des considérants.
2.
Une indemnité de dépens de 4'000 francs est accordée aux recourants, à la charge de la Commune de Perroy.
3.
Le présent arrêt est communiqué aux mandataires des recourants et de la Municipalité de Perroy, à la Direction générale de l'environnement du canton de Vaud, au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Cour de droit administratif et public, et à l'Office fédéral de l'environnement.
Lausanne, le 6 décembre 2021
Au nom de la Ire Cour de droit public
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Kneubühler
La Greffière : Sidi-Ali

origin_facts:
Vu les faits suivants:
A. La commune de Perroy est propriétaire de la parcelle n° 614 du registre foncier, sur son territoire, d'une surface de 11'187 m2 et qui se trouve au bord du lac Léman. Il s'agit d'une plage publique (pelouse avec arbres), directement adjacente à un port de plaisance, le port de Plongeon. Il y a sur la parcelle n° 614 des installations ou ouvrages liés à la plage et au port (parking, buvette de 27 m2 [bâtiment n° ECA 428], restaurant de 199 m2 [bâtiment n° ECA 236], couvert de 114 m2 [près de la buvette] et baraque de pêcheur de 87 m2 [bâtiment n° ECA 238], notamment). Cet endroit est accessible depuis la route cantonale RC 1a (route suisse) par le chemin de la Plage.
La parcelle n° 614 a été classée en 1984 en zone d'utilité publique, en vertu du plan d'extension "Le Plongeon" (modification du plan des zones communal approuvée le 4 avril 1984 par le Conseil d'Etat). Le périmètre de ce plan spécial comprend, outre la parcelle précitée, une bande de terrain comprise entre la plage et la route cantonale, qui est classée en zone du littoral. Le règlement de ce plan a la teneur suivante:
"1. Le présent plan d'extension fixe les nouvelles délimitations
- de la zone du littoral
- de la zone d'utilité publique
à l'intérieur du périmètre du plan.
2. Les dispositions du règlement sur les constructions et l'aménagement du territoire sont intégralement applicables.
3. Le présent plan d'extension entre en vigueur dès son approbation par le Conseil d'Etat du canton de Vaud. Il abroge toute disposition antérieure contraire. "
Le port attenant à la plage a actuellement une capacité de 30 places d'amarrage. Il est exploité par la Société du Port de Plongeon, au bénéfice d'une concession cantonale d'usage des eaux publiques.
B. Avant la création du port de Plongeon (qui est indiqué sur les cartes topographiques de la Confédération depuis 1964), ce terrain communal était déjà utilisé comme une plage et, en 1931, l’Etat de Vaud avait accordé à la commune de Perroy la concession d’une parcelle de grève pour l’établissement de bains publics (bande de terrain au bord du lac, sur toute la longueur de l’actuelle parcelle n° 614). L’art. 3 de l’acte de concession du 23 mai 1931 prévoyait ceci : "En application du plan riverain approuvé par le Conseil d’Etat le 15 décembre 1928, l’ensemble de la parcelle concédée est grevé d’une servitude de non-bâtir en faveur de l’Etat de Vaud ; cette servitude sera également inscrite au registre foncier". L’assiette de la servitude a été modifiée le 1er mars 2018. Désormais, elle couvre la moitié ouest de la parcelle n° 614, depuis la rive du lac jusqu’à la route communale au nord. Les indications suivantes figurent au registre foncier à ce propos :
" Le but de cette modification d’assiette de servitude est de déplacer la zone hachurée en bordure de lac vers une surface occupée par la zone de détente de la plage. L’exercice de cette servitude rendra cette nouvelle surface située en zone d’utilité publique inconstructible, mis à part les constructions et aménagements décrits précisément à l’article 2.10 du règlement général sur les constructions et l’aménagement du territoire daté du 6 novembre 1991, approuvé par le Conseil d’Etat le 1er mai 1992, prévoyant ce qui suit : « Cette surface est peu constructible. Les seules réalisations qui peuvent y être autorisées sont des petites constructions telles que pavillons de jardin, garages à bateaux, des installations de jeux, de sports et de loisirs à ciel ouvert, des aménagements paysagers et des voies de circulation ». L’entretien de la surface objet de la présente servitude est à la charge du fonds servant. "
C. La Municipalité de Perroy (ci-après: la municipalité) a envisagé il y a une quinzaine d'années le développement de l'installation portuaire et des aménagements à terre (aire de détente, parking, accès et bâtiments). Elle a établi un projet de plan partiel d'affectation (PPA) intitulé "Port de Plongeon", dont le périmètre incluait la parcelle communale n° 614 ainsi qu'une parcelle privée directement voisine. Il était aussi prévu de créer un nouveau port sur le lac, avec davantage de places d'amarrage. Ce projet de PPA classait la parcelle n° 614 dans la zone d'utilité publique, elle-même subdivisée en une "aire de détente et de loisirs" (pelouse arborée, à l'ouest du périmètre) et une "aire d'équipement" (à l'est), avec un périmètre d'implantation pour des bâtiments destinés à recevoir des activités d'intérêt public ainsi que des activités en relation avec le lac et la plage telles que notamment: un restaurant/buvette y compris locaux de service; des vestiaires et locaux sanitaires; des locaux liés à la pêche professionnelle y compris la vente et la formation" (cf. art. 2.4 al. 5 du règlement, RPPA). En vertu de l'art. 3.1 RPPA, la capacité constructive totale, pour ces bâtiments, est limitée à une surface de plancher déterminante (SPd) fixée à 600 m2 au maximum. Les bâtiments peuvent avoir deux niveaux (rez-de-chaussée + combles ou attique) et leur hauteur ne peut pas dépasser la cote d'altitude de 380 m, le niveau du terrain naturel étant environ à 373 m (art. 4.3 RPPA).
Le projet de PPA "Port de Plongeon" a été adopté par le Conseil communal de Perroy le 16 février 2012 et approuvé préalablement par le Département de l'intérieur le 13 décembre 2012. Des opposants ont recouru contre ces décisions auprès de la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal (CDAP), en critiquant principalement le projet d'agrandissement du port. Ces recours ont été rejetés par des arrêts rendus le 31 octobre 2014 (causes AC.2013.0061, AC.2013.0062, AC.2013.0064 et AC.2013.0071). Certains opposants ont recouru au Tribunal fédéral contre l'arrêt du Tribunal cantonal. La Ire Cour de droit public a admis ce recours par un arrêt rendu le 25 février 2016 (arrêt 1C_582/2014). Elle a annulé l'arrêt attaqué ainsi que les décisions d'adoption et d'approbation préalable du PPA. Elle a renvoyé la cause aux autorités cantonales et communale pour nouvelles décisions sur le fond.
A la suite de cet arrêt du Tribunal fédéral, la municipalité a abandonné le projet d'établir un nouveau PPA pour le secteur comprenant le port de Plongeon.
D. La municipalité a alors constitué un dossier en vue de la délivrance d'un permis de construire pour la reconstruction du restaurant de la plage et de la cabane de pêche, après démolition des bâtiments nos ECA 236, 238 et 428. Selon le projet, le nouveau restaurant et la cabane de pêche seraient installés sous une toiture unique, avec un passage entre ces deux locaux ("accès plaisanciers"). Le nouveau restaurant, long d'environ 40 m, serait implanté là où se trouvent les actuels restaurant et buvette. L'emplacement de la nouvelle cabane de pêche correspond à celui de la baraque de pêcheur existante.
E. Le projet a été mis à l'enquête publique du 27 mars au 28 avril 2018. A._ et B._ (A._ est propriétaire de la parcelle n° 612 directement voisine à l'est) ainsi que C._ et D._ (propriétaires des parcelles nos 621 et 622 à environ 200 m de la plage à l'ouest) ont formé opposition.
Le dossier a été transmis aux services concernés de l'administration cantonale. Des autorisations spéciales ont été délivrées et communiquées à la municipalité dans la synthèse CAMAC n° 177296 du 2 juillet 2018. Cette synthèse comporte une autorisation délivrée par la Direction générale de l'environnement (Direction des ressources et du patrimoine naturels, Ressources en eau et économie hydraulique – DGE/DIRNA/EH5), fondée sur les art. 41b et 41c de l'ordonnance du 28 octobre 1998 sur la protection des eaux (OEaux; RS 814.201) ainsi que sur les art. 12 ss de la loi du 3 décembre 1957 sur la police des eaux dépendant du domaine public (LPDP; BLV 721.01).
Le 10 avril 2019, la municipalité a délivré le permis de construire pour son projet. Le 16 avril 2019, elle a informé les époux A._ et B_ et C._ et D._ qu'elle levait leur opposition.
F. Agissant le 24 mai 2019 par la voie du recours de droit administratif, A._ et B._ ainsi que C._ et D._ demandent à la CDAP de réformer la décision de la municipalité communiquée le 16 avril 2019 en ce sens que l'autorisation de construire est refusée et l'opposition est admise. Subsidiairement, ils concluent à l'annulation de l'autorisation de construire ainsi que des décisions y relatives des services de l'Etat de Vaud.
Dans sa réponse du 17 septembre 2019, la municipalité conclut au rejet du recours.
Les recourants ont répliqué le 26 novembre 2019
G. La Cour a procédé à une inspection locale le 9 mars 2020.
Après l’inspection locale, la municipalité et la Direction générale de l'environnement (DGE/DIRNA) ont été invitées à donner des explications au sujet de la modification récente de l'assiette de la servitude d'interdiction de bâtir (cf. supra, let. B). La municipalité a en outre eu la possibilité de se déterminer sur la conformité du projet aux règles communales sur les distances.
Ultérieurement, la DGE a été invitée à donner des renseignements au sujet de l'application des normes du droit fédéral concernant l'espace réservé aux eaux (rapport du 15 septembre 2020).
Les recourants ont pu se déterminer sur les réponses des autorités.

origin_considerations:
Considérant en droit:
1. La décision par laquelle une municipalité lève les oppositions à un projet de construction peut faire l'objet d'un recours de droit administratif au sens des art. 92 ss de la loi du 28 octobre 2008 sur la procédure administrative (LPA-VD; BLV 173.36). Le recours a été déposé en temps utile et il respecte les exigences légales de motivation (art. 95 LPA-VD et art. 79 LPA-VD, par renvoi de l'art. 99 LPA-VD). La qualité pour recourir est définie à l'art. 75 LPA-VD (par renvoi de l'art. 99 LPA-VD): elle est reconnue à toute personne physique ou morale ayant pris part à la procédure devant l'autorité précédente, qui est atteinte par la décision et qui dispose d'un intérêt digne de protection à ce qu'elle soit annulée ou modifiée (art. 75 let. a LPA-VD; à propos de l'intérêt digne de protection, voir notamment, dans la jurisprudence fédérale, ATF 137 II 40 consid. 2.3). Les recourants, voisins proches du port de Plongeon, remplissent les conditions de l'art. 75 let. a LPA-VD. Il y a donc lieu d'entrer en matière.
2. Les recourants font valoir qu'il est surprenant que les autorités communales, après avoir estimé que l'adoption d'un plan partiel d'affectation était nécessaire préalablement à la réfection des installations de la plage et du port, décident de réaliser leur projet sur la base de la réglementation de la zone d'utilité publique de 1984. Cette réglementation serait insuffisamment précise. Selon les recourants, il faudrait que des périmètres d'implantation précis soient définis dans la zone, ou bien qu'une densité spécifique soit prévue. Les autorités communales devraient donc d'abord revoir la planification et l'adapter aux circonstances actuelles, avant d'autoriser un nouveau projet.
L'argumentation des recourants, à propos de la nécessité d'une planification préalable, se réfère implicitement à la jurisprudence concernant l'obligation d'aménager le territoire, développée sur la base de l'art. 2 de la loi fédérale du 22 juin 1979 sur l'aménagement du territoire (LAT; RS 700). Selon cette jurisprudence, les projets dont les dimensions ou les incidences sur la planification locale ou l'environnement sont importantes, doivent être prévus dans les plans d'aménagement, une dérogation selon les art. 24 ss LAT n'entrant alors plus en considération. Il faut donc en principe délimiter, dans les plans d'affectation, les zones nécessaires à la réalisation de ces projets, qu'il s'agisse de zones à bâtir au sens de l'art. 15 LAT ou d'autres zones selon l'art. 18 al. 1 LAT (ATF 142 I 26 consid. 4.2; ATF 129 II 63 consid. 2.1; ATF 124 II 252 consid. 3, 391 consid. 2a et les arrêts cités).
La parcelle n° 614 est classée en zone à bâtir (zone d'utilité publique) depuis plusieurs années. Il n'est donc pas question d'une dérogation selon les art. 24 ss LAT (exceptions prévues hors de la zone à bâtir). Une nouvelle mesure de planification détaillée n'est pas nécessaire, dans la mesure où le projet de construction est conforme à l'affectation de la zone d'utilité publique. La réglementation applicable dans cette zone figure dans le règlement général de la commune sur les constructions et l'aménagement du territoire (RGCAT – cf. art. 2 du règlement du plan d'extension partiel). Sa destination est précisée à l'art. 2.9 RGCAT dans les termes suivants:
"La zone d'utilité publique est destinée aux constructions, installations et aménagements qui sont en relation avec un équipement public ou nécessaire à un service public.
Sur les terrains propriété d'une collectivité publique, d'autres constructions d'intérêt général peuvent être implantées si elles sont réalisées par le propriétaire du bien-fonds ou par un tiers mis au bénéfice d'un droit de superficie."
Le RGCAT fixe en outre des conditions d'implantation (art. 5), en particulier une distance à respecter entre un bâtiment et la limite de propriété, à savoir 5 m à défaut de dispositions ou de plans fixant la limite des constructions (art. 5.4 RGCAT), ou entre deux bâtiments (en principe 6 m – art. 5.5 RGCAT), ainsi qu'un nombre maximum de niveaux (rez-de-chaussée + 2 étages - art. 6.1 RGCAT). D'autres règles de police des constructions (concernant les constructions existantes, l'architecture, les équipements, etc.) sont encore applicables. Ces prescriptions sont, globalement, suffisantes et adéquates pour déterminer la mesure de l'utilisation du sol, étant rappelé que le droit cantonal n'impose pas la fixation d'un indice de densité maximale (CUS) dans chaque zone à bâtir. L'application de la clause d'esthétique permet au demeurant d'éviter des projets qui, en raison de leurs dimensions, ne seraient manifestement pas intégrés à l'environnement bâti ou naturel. Dans ces conditions, il n'est pas contraire aux normes du droit supérieur en matière d'aménagement du territoire d'appliquer la réglementation de cette zone d'utilité publique, qui est certes relativement ouverte mais qui correspond globalement à la réglementation d'autres zones analogues (cf. notamment arrêt TF 1C_449/2015 du 25 février 2016 consid. 4.3; arrêt CDAP AC.2017.0419 du 30 août 2018 consid. 5b). Contrairement à ce que laissent entendre les recourants, il n'y a pas de circonstances propres à justifier ici un contrôle incident du plan d'extension partiel "Le Plongeon" (cf. ATF 144 II 41 consid. 5; TF 1C_222/2019 du 4 septembre 2020 consid. 4.1.2). Ils invoquent certes, dans ce contexte, le surdimensionnement des zones à bâtir de la commune de Perroy, mais on comprend que cet argument se rapporte à la mise en œuvre de la mesure A11 du Plan directeur cantonal (PDCn), qui vise le redimensionnement des zones d'habitation et mixtes (cf. par exemple arrêts TF 1C_222/2019 du 4 septembre 2020 consid. 4.2.1, 1C_518/2019 du 8 juillet 2020 consid. 4.2, 1C_267/2019 du 5 mai 2020 consid. 3.2) mais qui ne concerne pas une zone d'utilité publique, sur un terrain communal, qui n'est pas vouée à la construction de logements.
3. Les recourants prétendent que les constructions litigieuses ne sont pas d'intérêt public. Ils reprochent donc à la municipalité d'avoir violé l'art. 2.9 RGCAT (cf. supra, consid. 2).
Comme la parcelle n° 614 est propriété de la commune, l'alinéa 2 de cette disposition est applicable, de sorte qu'il est possible d'autoriser non seulement les constructions en relation avec un équipement public ou nécessaires à un service public, mais également d'autres constructions d'intérêt général. Cette dernière notion juridique, indéterminée, doit être interprétée en premier lieu par la municipalité.
La jurisprudence reconnaît à l'autorité communale qui interprète son règlement en matière de construction et apprécie les circonstances locales, une liberté d'appréciation particulière, que l'instance cantonale de recours contrôle avec retenue (cf. art. 2 al. 3 LAT). Dans la mesure où la décision communale repose sur une appréciation adéquate des circonstances pertinentes, l'autorité de recours doit la respecter. Une autorité de recours ne peut ainsi pas choisir entre plusieurs solutions disponibles et appropriées ou remplacer une appréciation adéquate de la commune par sa propre appréciation. Elle doit néanmoins sanctionner l'appréciation communale lorsque celle-ci contrevient au droit supérieur, ou lorsqu'elle paraît inappropriée à des intérêts qui dépassent la sphère communale (cf. ATF 145 I 52 consid. 3.6; arrêt TF 1C_544/2019 du 3 juin 2020). En l'espèce, la municipalité retient que le restaurant et la cabane de pêcheur sont indiscutablement des constructions d'intérêt général. Cette interprétation de l'art. 2.9 al. 2 RGCAT n'est pas critiquable. Ces entreprises locales, liées à l'utilisation du lac (pour les loisirs, la navigation, la pêche), peuvent en effet être considérées comme étant d'intérêt général. Cela fait du reste plusieurs décennies que ces entreprises sont exploitées dans ce secteur de zone d'utilité publique, le projet litigieux consistant à réhabiliter les bâtiments actuels devenus vétustes. Les griefs des recourants à ce propos sont mal fondés.
4. Les recourants font valoir qu'il est douteux que le parking actuel, sur la parcelle n° 614, soit suffisant pour tous les clients du restaurant et tous les utilisateurs de la plage ainsi que du port. Ils n'invoquent, à l'appui de cet argument, aucune norme du droit communal ou cantonal.
Le projet litigieux ne consiste pas à modifier le parking existant. La contestation ne porte donc pas sur des aménagements extérieurs au nord du restaurant. Cela étant, la plage, avec ses différentes installations, peut déjà accueillir un nombre d'utilisateurs supérieur au nombre des occupants des véhicules pouvant stationner sur la parcelle; c'est pourquoi des parkings ont été aménagés à proximité (le long de la route traversant les vignes en direction du village, notamment). On ne voit pas, sur la base du recours, en quoi il serait contraire au droit cantonal ou communal d'autoriser la reconstruction du restaurant sans imposer la création de places de parc supplémentaires. Les problèmes de sécurité routière et de gestion du parking sauvage n'ont, quoi qu'il en soit, pas à être réglés dans cette procédure d'autorisation de construire. Il n'est du reste pas certain que les recourants, en tant que voisins directs, prônent un agrandissement des parkings dans leur quartier.
5. Dans leur mémoire de recours, les recourants se déclarent surpris de l'octroi d'une autorisation spéciale par la Direction générale de l'environnement, "vu l'ampleur du projet et sa proximité par rapport au port et au bord de l'eau". Les recourants ont précisé leur grief à l'inspection locale puis dans des déterminations du 26 juin 2020. En substance, ils font valoir que le restaurant et la cabane de pêche sont trop proches du lac, compte tenu des règles du droit fédéral fixant une distance jusqu'aux eaux. Ils ajoutent que la distance entre la moitié de la façade sud et le bassin du port, qui est de 4.52 m, est inférieure à la distance de 5 m prescrite par l'art. 5.4 RGCAT (cf. supra, consid. 2).
a) Depuis le 1er janvier 2011, la loi fédérale du 24 janvier 1991 sur la protection des eaux (LEaux; RS 814.20) contient des dispositions sur l'"espace réservé aux eaux". Les cantons doivent déterminer un tel espace, le long des cours d'eaux et des lacs, pour garantir leurs fonctions naturelles, la protection contre les crues et leur utilisation (art. 36a al. 1 LEaux). La réglementation des modalités est déléguée au Conseil fédéral (art. 36a al. 2 LEaux).
Dans l'ordonnance sur la protection des eaux (OEaux; RS 814.201), le Conseil fédéral a fixé la règle selon laquelle "la largeur de l’espace réservé aux étendues d’eau mesure au moins 15 m à partir de la rive" (art. 41b al. 1 OEaux). Toutefois, "dans les zones densément bâties, la largeur de l’espace réservé aux étendues d’eau peut être adaptée à la configuration des constructions pour autant que la protection contre les crues soit garantie" (art. 41b al. 3 OEaux).
L'art. 41c al. 1 OEaux énonce les exigences du droit fédéral concernant l'aménagement de l'espace réservé aux eaux. Il est ainsi libellé:
"1 Ne peuvent être construites dans l’espace réservé aux eaux que les installations dont l’implantation est imposée par leur destination et qui servent des intérêts publics, tels que les chemins pour piétons et de randonnée pédestre, les centrales en rivières et les ponts. Si aucun intérêt prépondérant ne s’y oppose, les autorités peuvent en outre autoriser les installations suivantes:
a. installations conformes à l’affectation de la zone dans les zones densément bâties;
abis installations conformes à l’affectation de la zone en dehors des zones densément bâties sur des parcelles isolées non construites situées entre plusieurs parcelles construites;
b. chemins agricoles et forestiers gravelés ou dotés de bandes de roulement à une distance minimale de 3 m de la rive du cours d’eau, si les conditions topographiques laissent peu de marge;
c. parties d’installations servant au prélèvement d’eau ou au déversement d’eau dont l’implantation est imposée par leur destination;
d. petites installations servant à l’utilisation des eaux."
b) En droit cantonal, l'art. 12 de la loi du 3 décembre 1957 sur la police des eaux dépendant du domaine public (LPDP; BLV 721.01) prévoit une procédure d'autorisation spéciale, délivrée par le département cantonal compétent (actuellement: le Département de l'environnement et de la sécurité, qui a délégué cette tâche à la DGE), pour tout ouvrage à moins de 10 mètres de la limite du domaine public des lacs (art. 12 al. 1 let. b LPDP). C'est dans ce cadre que la DGE applique les prescriptions précitées du droit fédéral. Dans le cas particulier, la DGE a octroyé l'autorisation spéciale requise. Cette décision, figurant dans la synthèse CAMAC, indique qu'elle est fondée sur les art. 41b et 41c OEaux, sans préciser laquelle des hypothèses de l'art. 41c al. 1 OEaux entre en considération. A la requête du juge instructeur, la DGE a donné le 15 septembre 2020 les explications suivantes:
"Le restaurant/buvette et la cabane pour un pêcheur professionnel, sur une parcelle classée en zone d'utilité publique, sont des installations dont l'implantation est imposée par leur destination (près du port) et servant des intérêts publics (art. 41c al. 1, 1ère phrase OEaux). En effet, le restaurant/buvette, la cabane pour pêcheur professionnel, le port ainsi que le débarcadère de la CGN qui y est rattaché représentent un ensemble cohérent dont les éléments sont indissociables."
c) La municipalité ne conteste pas cette appréciation du département cantonal. On peut déduire de ses écritures – en particulier de son courrier du 7 mai 2020 – qu'elle considère que les dispositions précitées du droit fédéral sont seules pertinentes pour déterminer si un nouveau bâtiment est admissible à proximité de la rive du lac (à moins de 15 m, en vertu de l'art. 41b al. 1 OEaux, voire à moins de 20 m si l'on applique encore l'al. 2 let. c des dispositions transitoires de la modification de l'OEaux du 4 mai 2011, cette question n'ayant toutefois pas à être examinée plus avant in casu). Dans le courrier précité, la municipalité fait en effet valoir que la règle de l'art. 5.4 RGCAT, qui fixe en principe à 5 m la distance à respecter entre bâtiments et limites de propriété, "ne s'applique qu'aux limites séparant des fonds privés et non pas aux limites entre les fonds privés et le domaine public". La municipalité ajoute que "pour autant que de besoin, [elle] accorde une dérogation à l'art. 5.4 RGCAT, permettant l'implantation de la future construction à 4.52 mètres comme soumis à l'enquête publique, en se fondant sur les art. 85 LATC et 11.5 4ème et 5ème tirets RGCAT; il n'y a en effet aucun intérêt public ou privé faisant obstacle à l'octroi de cette dérogation".
L'art. 5.4 RGCAT, en fixant à 5 m la distance à la limite, réserve cependant expressément les dispositions ou les plans fixant la limite des constructions, qui peuvent prévoir une réglementation différente. De telles prescriptions visent généralement à assurer le maintien d'espaces non bâtis en vue de la création ou de l'élargissement éventuel d'une voie de circulation (cf. Jean-Luc Marti, Distances, coefficients et volumétrie des constructions en droit vaudois, Lausanne 1988 p. 112). On peut cependant concevoir qu'une limite des constructions soit fixée le long de la rive d'un lac. Les plans d'extension cantonaux élaborés à partir des années 1940 pour soustraire à la construction une grande partie des rives du Léman (voir à ce propos la mesure E25 du PDCn) avaient du reste les caractéristiques d'un plan de limite des constructions. Sur la parcelle litigieuse, d'après le dossier, de telles restrictions ne sont pas applicables et elles ne résultent en tout cas pas du plan d'extension communal "Le Plongeon" de 1984. La récente modification de l'assiette de la servitude de non-bâtir de 1931 (cf. supra, let. B) démontre que les autorités cantonales estiment que la partie est de la plage, soit le port et ses abords directs, ne doivent pas être considérés comme non constructibles, malgré la proximité du lac. Il n'est pas nécessaire d'examiner plus avant les circonstances ni les motifs de l'adaptation de cette servitude car ces modalités relevant pour l'essentiel du droit privé ne sont pas pertinentes pour l'application du droit public de l'aménagement du territoire et des constructions.
d) Dans l'interprétation de l'art. 5.4 RGCAT, la municipalité pouvait – sans que l'autorité cantonale de recours puisse lui reprocher un mauvais usage de son pouvoir d'appréciation ou de sa latitude de jugement – retenir que la limite de 5 m du règlement communal n'était pas décisive puisque d'autres dispositions sur les limites des constructions étaient réservées. En l'occurrence, ces autres dispositions sont celles du droit fédéral sur la protection et l'aménagement de l'espace réservé aux eaux, qui prévoient en principe une bande inconstructible large de plus de 5 m mais qui règlent aussi les exceptions dans cet espace. Avec le régime de l'art. 12 LPDP, c'est à l'autorité cantonale qu'il incombe en définitive de se prononcer sur ces exceptions, en tout cas lorsqu'une construction est prévue à moins de 10 m de la rive. Dans le cas particulier, la DGE n'a pas précisé si la plage, au milieu d'une bande de terrain longue de 2 km au sud de la Route Suisse, où se succèdent les maisons d'habitation, fait partie des "zones densément bâties" au sens de l'art. 41c al. 1 let. a et abis OEaux car elle a retenu que le restaurant et la cabane de pêche sont des installations annexes du port, qui ont une implantation imposée par leur destination et qui servent des intérêts publics; aussi ces installations peuvent-elles être reconstruites à environ 4.5 m de la rive. Compte tenu de la configuration des lieux, qui a pu être constatée par la cour lors de l'inspection locale, on ne voit pas en quoi la protection du lac ou de la rive serait compromise, des dégâts provoqués par une crue étant difficilement concevables aux abords immédiats du port et le site n'ayant plus d'aspect naturel à cet endroit précis depuis de nombreuses années. Une plage et un port accessibles au public peuvent être considérés comme des installations servant des intérêts public (même s'il n'y a pas, comme le retient à tort la DGE dans son écriture du 15 septembre 2020, de débarcadère de la CGN). Il peut du reste être opportun de regrouper les installations annexes au port à proximité des places d'amarrage, si un espace de dégagement adéquat est réservé entre le restaurant et le bassin du port. C'est le cas du projet litigieux. La DGE a il est vrai une conception plutôt large de la notion d'implantation imposée par la destination ("Standortgebundenheit") – si l'on compare avec la portée de cette notion hors des zone à bâtir (art. 24 ss LAT) – mais le projet litigieux satisfait à cette exigence, dans une zone d'utilité publique où la plage et le port publics sont déjà dotés depuis longtemps d'un restaurant/buvette et d'un local mis à disposition d'un pêcheur. En d'autres termes, le restaurant et la cabane de pêche font traditionnellement partie des infrastructures du port et sont directement liés à l'utilisation du lac par le public à cet endroit.
Aussi faut-il considérer que l'autorisation d'implanter le restaurant et la cabane de pêche à 4.52 m de la rive, en l'occurrence du bassin du port, ne viole pas les prescriptions du droit fédéral sur les aménagements dans l'espace réservé aux eaux. Quand il s'agit de constructions dont l’implantation est imposée par leur destination et qui servent des intérêts publics (cf. art. 41c al. 1 OEaux), ces règles spéciales, à l'instar de règles fixant de constructions le long des routes, l'emportent sur des règles générales du droit communal sur les distances (cf. art. 5.4 RGCAT), qui poseraient des conditions supplémentaires à l'implantation des bâtiments. La décision attaquée, avec l'autorisation spéciale de la DGE, ne viole donc pas le droit cantonal ni le droit fédéral.
e) Il n'est dès lors pas nécessaire d'examiner si les conditions du droit de l'aménagement du territoire pour l'octroi de dérogations (art. 85 de la loi du 4 décembre 1985 sur l'aménagement du territoire et les constructions [LATC; BLV 700.11], art. 11.5 RGCAT) sont réunies. A première vue toutefois, compte tenu de la configuration des lieux – les voisins recourants ne subissant aucune atteinte du fait de l'implantation des façades à 4.52 m de la rive, ce qui a pour effet d'éloigner quelque peu le restaurant de leurs propres habitations –, la dérogation accordée par la municipalité ne paraît pas critiquable.
6. Les recourants font encore valoir que le passage entre le local du restaurant et la cabane de pêche, d'une largeur inférieure à 6 m, violerait l'art. 5.5 RGCAT qui fixe la distance à respecter "entre deux bâtiments distincts implantés sur la même propriété".
Selon la municipalité, on ne se trouve pas en présence de bâtiments distincts puisque le passage en question, dénommé "couvert" sur les plans du projet, est sous le même toit que le restaurant. Cette interprétation du règlement communal n'est pas critiquable et le grief des recourants est mal fondé.
7. Il s'ensuit que le recours, entièrement mal fondé, doit être rejeté, ce qui entraîne la confirmation de la décision attaquée.
Les recourants, qui succombent, doivent supporter les frais de justice (art. 49 LPA-VD). Ils auront en outre à payer des dépens à la commune, la municipalité ayant mandaté un avocat (art. 55 LPA-VD).


facts:
Faits :
A.
Avant 2014, X._ a été condamné à cinq reprises, notamment pour actes d'ordre sexuel avec un enfant, délit manqué de viol et viol en 2002 et 2009, ainsi que pour des violences physiques sans connotation sexuelle en 2005, 2009 et 2011.
Le 15 février 2011, le Tribunal de police de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a condamné X._ à une peine privative de liberté d'ensemble de 18 mois et a ordonné en sa faveur un traitement ambulatoire au sens de l'<ref-law>. Le 30 mai 2011, X._ a été libéré conditionnellement, à condition qu'il se soumette à des contrôles d'abstinence aux stupéfiants et poursuive son suivi psychothérapeutique ambulatoire.
B.
Par jugement du 7 février 2014, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a condamné X._, pour voies de fait qualifiées, injure, menaces qualifiées, contrainte, contrainte sexuelle, contravention à la LStup et infraction à la LArm, a révoqué la libération conditionnelle octroyée le 30 mai 2011 et a infligé au prénommé une peine privative de liberté d'ensemble de quatre ans et demi (sous déduction de 290 jours de détention avant jugement), une peine pécuniaire de 20 jours-amende à 10 fr. le jour ainsi qu'une amende de 600 francs. Le tribunal a en outre ordonné la poursuite du traitement ambulatoire à visées psychothérapeutiques et de traitement des addictions au sens de l'<ref-law>.
C.
Lors du réexamen de la libération conditionnelle de X._, le Juge d'application des peines du canton de Vaud a entendu ce dernier le 31 janvier 2017 et a ordonné une expertise psychiatrique de l'intéressé.
L'expert, le Dr Y._, a rendu ses conclusions dans un rapport du 3 juillet 2017 et un complément du 18 septembre 2017. Il a notamment indiqué qu'il était judicieux de se poser la question d'un changement de mesure, sous la forme d'une mesure thérapeutique institutionnelle au sens de l'<ref-law>, le traitement en psychothérapie devant être maintenu et le cadre devant être élargi progressivement de manière à ne pas favoriser une recrudescence des angoisses et des comportements dysfonctionnels de X._.
Le terme des peines purgées par X._ a été atteint le 5 novembre 2017. Le prénommé demeure en détention pour des motifs de sûreté.
D.
Par jugement du 15 février 2018, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a levé la mesure de traitement psychothérapeutique ambulatoire instaurée en faveur de X._ par jugement du 15 février 2011 et reconduite par jugement du 7 février 2014, a prononcé à la place une mesure thérapeutique institutionnelle au sens de l'<ref-law> et a ordonné le maintien en détention de l'intéressé pour des motifs de sûreté.
Par arrêt du 16 mars 2018, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois a rejeté le recours formé par X._ contre le jugement du 15 février 2018 - dans la mesure où celui-ci était recevable - et a confirmé cette décision.
Par arrêt du 31 juillet 2018 (6B_510/2018), le Tribunal fédéral a partiellement admis le recours formé par X._ contre l'arrêt cantonal, a annulé celui-ci et a renvoyé la cause à la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois pour nouvelle décision. En substance, il a relevé que l'autorité d'exécution n'avait jamais levé le traitement ambulatoire dont bénéficiait l'intéressé depuis 2011, de sorte que le juge du fond ne pouvait pas, en l'état, instaurer une mesure thérapeutique institutionnelle; il appartenait, dans un premier temps, à l'autorité d'exécution de lever le traitement ambulatoire concerné, avant que, le cas échéant et dans un second temps, la question du prononcé d'une éventuelle mesure thérapeutique institutionnelle puisse être examinée.
E.
Par ordonnance du 18 septembre 2018, le Juge d'application des peines vaudois a levé le traitement ambulatoire ordonné en faveur de X._ par jugement du 15 février 2011 et reconduit par jugement du 7 février 2014.
Cette ordonnance a été confirmée par la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois le 3 octobre 2018 et par le Tribunal fédéral par arrêt du 15 novembre 2018 (6B_1130/2018).
Par jugement du 9 février 2019, le Tribunal correctionnel de l'arrondissement de la Broye et du Nord vaudois a ordonné en faveur de X._ une mesure thérapeutique institutionnelle à teneur de l'<ref-law>.
Par arrêt du 28 février 2019, la Chambre des recours pénale du Tribunal cantonal vaudois a confirmé le jugement du 9 février 2019.
F.
Contre ce dernier arrêt cantonal, X._ dépose un recours en matière pénale devant le Tribunal fédéral. En substance, il conclut, principalement, à la réforme du jugement attaqué en ce sens qu'il est renoncé à ordonner l'institution d'une mesure thérapeutique institutionnelle à son encontre et qu'il est libéré avec effet immédiat. A titre subsidiaire, il requiert l'annulation de l'arrêt attaqué et le renvoi de la cause à la cour cantonale pour nouvelle décision. En outre, il sollicite l'assistance judiciaire.

considerations:
Considérant en droit :
1.
Le recourant dénonce une violation des art. 63b al. 5 et 59 al. 1 CP.
1.1. Lorsque le traitement ambulatoire est levé à la suite de son échec, le tribunal peut ordonner une mesure thérapeutique institutionnelle au sens de l'<ref-law> (<ref-law>; arrêt 6B_994/2016 du 7 novembre 2016 consid. 1.2.1) s'il est à prévoir que cette mesure détournera l'auteur de nouveaux crimes ou de nouveaux délits en relation avec son état. Selon la jurisprudence, l'<ref-law> est également applicable à la levée d'un traitement ambulatoire exécuté en même temps que la peine privative de liberté (<ref-ruling> consid. 2.2 p. 447).
Le prononcé d'une mesure thérapeutique institutionnelle suppose que l'auteur souffre d'un grave trouble mental, qu'il ait commis un crime ou un délit en relation avec ce trouble et qu'il soit à prévoir que cette mesure le détournera de nouvelles infractions en relation avec ce trouble (<ref-law>). Le prononcé d'une mesure suppose que l'atteinte aux droits de la personnalité qui en résulte pour l'auteur ne soit pas disproportionnée au regard de la vraisemblance qu'il commette de nouvelles infractions et de leur gravité (<ref-law>).
1.2. La jurisprudence autorise la conversion d'un traitement ambulatoire en une mesure thérapeutique institutionnelle après l'exécution complète de la peine privative de liberté (<ref-ruling>). Une telle conversion constitue toutefois une atteinte importante à la liberté personnelle de l'intéressé. Elle n'est dès lors autorisée qu'à titre exceptionnel et dans le strict respect du principe de la proportionnalité. Un tel cas exceptionnel est admis si l'intéressé, après l'échec de la thérapie, compromet de manière grave la sécurité publique et que le risque de récidive ne peut être réduit que par un traitement institutionnel de longue durée (<ref-ruling> consid. 2.6 p. 160; arrêt 6B_994/2016 du 7 novembre 2016 consid. 1.2.2).
Par conséquent, la conversion d'un traitement ambulatoire en un traitement institutionnel après l'exécution de la peine suppose un risque de récidive supérieur à celui qui est exigé pour le prononcé initial d'un traitement institutionnel. Il faut que l'intéressé mette sérieusement en danger la sécurité publique après l'échec du traitement ambulatoire. Lors de l'examen du risque de récidive, il convient de tenir compte de la nature et de la gravité des actes commis et à prévoir, de l'imminence et de l'étendue du danger, ainsi que de la nature et de l'importance du bien juridique menacé (<ref-ruling> consid. 2a p. 4 s.). Lors de la conversion d'une mesure ambulatoire en une mesure institutionnelle après l'exécution de la peine, il doit exister un danger sérieux de commission d'infractions graves; seule peut justifier ainsi une nouvelle privation de liberté une forte probabilité d'atteinte à des biens juridiques de grande valeur (arrêt 6B_994/2016 du 7 novembre 2016 consid. 1.2.2; cf. aussi arrêts 6P.130/2005 et 6S.408/2005 du 23 janvier 2006 consid. 3.2, publié in Praxis 2006 n° 84 p. 596 ss).
1.3. Lors de la modification ultérieure d'une mesure, il faut également tenir compte de l'art. 5 CEDH. D'après l'art. 5 CEDH, une sanction doit se fonder sur une condamnation prononcée par un tribunal. Sur le plan matériel, il est nécessaire en particulier qu'il existe un lien matériel entre la condamnation initiale et la privation de la liberté au sens de l'art. 5 al. 1 let. a CEDH. La jurisprudence relative à l'art. 5 CEDH place cet aspect au premier plan. La sanction ultérieure doit correspondre du point de vue matériel au but initial de la première condamnation. D'autres faits, qui ne revêtiraient pas de " caractère symptomatique ", ne peuvent en principe pas donner lieu à de nouvelles mesures (<ref-ruling> consid. 3.3 p. 162 s.; arrêts 6B_135/2012 du 18 avril 2012 consid. 1.3; 6B_68/2016 du 28 novembre 2016 consid. 2.6, non publié in <ref-ruling>). Selon les circonstances, le prononcé d'une mesure postérieure peut aussi se fonder sur l'art. 5 al. 1 let. e CEDH (arrêt 6B_68/2016 du 28 novembre 2016 consid. 2.6, non publié in <ref-ruling>).
1.4. Le tribunal doit fonder sur une expertise sa décision relative à la conversion d'un traitement ambulatoire en un traitement institutionnel (<ref-law>; <ref-ruling> consid. 4.3.1.p. 326; arrêt 6B_994/2016 du 7 novembre 2016 consid. 1.2.3).
2.
Le recourant fait valoir que les conditions d'une mesure thérapeutique institutionnelle selon l'<ref-law> ne sont pas réalisées.
2.1. Il conteste d'abord l'appréciation de la cour cantonale concernant l'existence d'un risque de récidive, reprochant en particulier à celle-ci de s'être fondée sur les conclusions de l'expertise judiciaire.
2.1.1. Une expertise judiciaire a été mise en oeuvre par le Juge d'application des peines le 23 février 2017. L'expert désigné, spécialiste FMH en psychiatrie et psychothérapie au Centre neuchâtelois de psychiatrie, le Dr Y._, a rendu un rapport le 3 juillet 2017, puis un rapport complémentaire le 18 septembre 2017, qu'il a confirmés lors de son audition aux débats du 12 février 2018.
Il a notamment exposé que X._ souffrait d'un trouble de la personnalité émotionnellement labile, de type impulsif avec traits antisociaux, accompagné d'un syndrome de dépendance à diverses substances, dont l'alcool et le cannabis. Ces dépendances paraissaient, selon l'expert, être un épiphénomène puisque le condamné était également passé à l'acte alors qu'il n'était sous l'influence d'aucune substance, mais demeuraient des facteurs de décompensation et de passage à l'acte.
L'expert a précisé que le trouble diagnostiqué avait une influence sur le comportement général de l'intéressé, vers un comportement imprévisible et impulsif. Ses apprentissages étaient authentiques mais restaient superficiels. Il évoluait de manière relativement favorable d'un point de vue comportemental, dans un environnement très protégé tel que le milieu carcéral. Toutefois, faute d'une contenance externe, le risque de commettre de nouveaux actes délictuels était majeur.
L'expert a considéré que le risque de récidive était important (de modéré à élevé) pour des infractions du même ordre (violence, actes d'ordre sexuel avec violence, notamment), en se fondant sur les facteurs historiques (violence antérieure, premier acte jeune, instabilité dans les relations, problèmes d'emploi, toxicomanie, échec de la surveillance, inadaptation et troubles de la personnalité) et cliniques (introspection difficile, attitudes négatives et impulsivité, résistance au traitement). La récidive pouvait en outre être précipitée par des facteurs de stress environnemental, tels que le cadre de travail et/ou d'études ou par des relations affectives conflictuelles et chargées de violence, telles que déjà vécues. Il était important que le condamné ait une occupation mais que cette dernière ne représente pas une surcharge ou un stress le confrontant à un vécu d'insuffisance et d'échec.
L'expert a par ailleurs relevé que la reconnaissance des délits et de leurs conséquences dont faisait preuve l'expertisé était superficielle et plutôt intellectualisée, le discours de celui-ci étant principalement centré sur sa personne et les injustices qu'il avait vécues. Il semblait toutefois qu'il présentait une évolution lente dans ses comportements, qui devenaient moins oppositionnels, ainsi que dans sa perception de sa personne, moins installée dans la " toute-puissance ", cette évolution n'étant toutefois pas suffisante pour imaginer une gestion autonome du risque dans un cadre ambulatoire.
Dans son rapport complémentaire, l'expert a expliqué les éléments analysés pour l'évaluation de la récidive criminelle, en reprenant les facteurs cliniques relevés chez le condamné. Il en ressortait en particulier que les changements observés restaient encore insuffisants et, principalement, n'étaient pas assez consolidés. Les mesures à prendre étaient celles du maintien en thérapie et de l'élargissement progressif du cadre actuel, les deux ayant obtenu des résultats lents mais encourageants chez l'expertisé. L'expert soutenait ainsi que le condamné avait besoin d'un étayage bien identifié, stable, cadrant et sécurisant.
Aux débats, au sujet du risque de récidive, l'expert a notamment déclaré s'être fondé sur les items de la HCR-20 et qu'il n'avait pas de formation spécifique à ce sujet, tout en précisant s'être formé à côté de personnes ayant reçu cette formation, avoir effectué des expertises depuis vingt ans et utilisé la méthode HCR depuis une dizaine d'années.
2.1.2. Le recourant soutient que la cour cantonale a écarté un certain nombre d'éléments nouveaux, qui auraient dû l'amener à s'écarter de l'expertise. C'est ainsi qu'elle n'aurait pas tenu compte des déclarations de son thérapeute, selon lesquelles il y aurait du progrès par rapport à son comportement et son impulsivité, de la nette amélioration de son comportement qui se traduirait par l'absence de sanction depuis une année - sauf une le 14 janvier 2019 - pour des actes de violence physiques et verbales, ainsi que des effets positifs qui seraient consécutifs à l'introduction d'une nouvelle molécule dans le traitement ambulatoire.
Les " éléments nouveaux " invoqués par le recourant ne conduisent pas à une nouvelle lecture des conclusions de l'expert sur le risque de récidive. Ainsi, un rapport émanant du propre médecin du recourant ne peut pas - compte tenu du lien thérapeutique et de confiance existant nécessairement entre les deux intéressés (cf. arrêts 6B_1099/2016 du 1 er septembre 2017 consid. 3.3.3; 6B_1101/2013 du 26 mai 2014 consid. 2.4 et les références citées) - reléguer au second plan les constatations de l'expert judiciaire. En outre, si des débordements aussi violents que ceux qui ont eu cours entre 2015 et 2017 ne se sont plus reproduits, il n'en demeure pas moins que le recourant s'en est pris à un compagnon de cellule le 14 janvier 2019; la décision de sanction montre à nouveau un comportement carcéral inacceptable. Enfin, l'introduction du nouveau médicament dans son traitement date d'avant cet épisode.
2.1.3. Le recourant reproche à l'expert et à la cour cantonale d'avoir omis de tenir compte de la reconnaissance des faits et de sa volonté ferme de sortir de cette vie de délinquance, de sa volonté de poursuivre le traitement ambulatoire dont il était bénéficiaire, de sa volonté d'intégrer, à la sortie de prison, un établissement spécialisé, de l'excellente relation qu'il entretenait avec son père, lequel était disposé à apporter tout son soutien lors de sa sortie de prison, de ses projets professionnels de suivre une formation de métier dans le domaine de l'informatique.
Contrairement à ce que soutient le recourant, l'expert n'a pas ignoré la prise de conscience exprimée par le recourant, mais a cependant relevé qu'elle paraissait superficielle et plutôt intellectualisée, le discours de celui-ci étant principalement centré sur sa personne et les injustices qu'il avait vécues. Il a relevé une certaine tendance du recourant à attribuer une part de responsabilité à sa victime (l'expertisé tend à mettre ses victimes et leur souffrance au même niveau que la sienne).
L'expert a intégré dans ses réflexions et dans son rapport la volonté du recourant de suivre un traitement. Il a toutefois précisé que le recourant voyait cela uniquement comme une démarche volontaire dans laquelle lui seul marquait les conditions et le cadre, ce qui semblait montrer toute la fragilité de son engagement (rigidité et fragilité de son fonctionnement psychique). Le recourant entendrait ainsi fixer lui-même le cadre dont il estimait avoir besoin.
L'expert n'a pas méconnu les projets d'avenir et de réinsertion du condamné. Le recourant a notamment déclaré à l'expert ne pas être au clair par rapport à son avenir et savoir ce qu'il voulait faire, sans être sûr de pouvoir y parvenir.
Pour ce qui est encore du soutien que pourrait lui apporter son père, cet élément a aussi été examiné dans le cadre de l'expertise. Le recourant a besoin d'un cadre strict et celui-ci ne pourra manifestement pas lui être apporté par son père, même s'ils entretiennent de bonnes relations. En effet, le père est un homme âgé. En outre, il résulte du dossier que l'expérience de vie du recourant au domicile de son père à sa sortie de prison en 2011 s'était déroulée dans des conditions parfois difficiles et qu'il ne s'agissait pas d'un lieu stabilisant pour lui ou encore que le père représentait une personne-ressource mais qu'il appuyait sa toxicomanie et pouvait se montrer inadéquat dans le lien.
2.1.4. En définitive, la cour cantonale n'avait aucune raison de s'écarter des conclusions de l'expertise sur le risque de récidive. L'expertise et son complément sont détaillés, précis et complets. Tous les éléments pertinents ont été pris en compte. La cour cantonale n'a donc pas versé dans l'arbitraire en se ralliant aux conclusions de l'expertise et en retenant que le risque de récidive était important, pour des infractions graves portant atteinte à l'intégrité sexuelle et physique.
2.2. Le recourant conteste l'adéquation de la mesure thérapeutique institutionnelle. Il fait valoir que la cour cantonale aurait retenu de manière spéculative que la mesure thérapeutique institutionnelle entraînerait, dans les cinq ans de sa durée normale, une réduction nette du risque de récidive. Selon lui, la mesure ne serait instituée que dans un but conservatoire.
2.2.1. Comme l'énonce l'art. 59 al. 1 er let. b CP, il faut qu' «il [soit] à prévoir que cette mesure détournera [l'auteur] de nouvelles infractions». Selon la jurisprudence, cette condition est réalisée lorsque, au moment de la décision, il est suffisamment vraisemblable qu'un traitement institutionnel entraînera, dans les cinq ans de sa durée normale, une réduction nette du risque de récidive (cf. <ref-ruling> consid. 3.2.4 p. 9; <ref-ruling> consid. 3.4.1 p. 321 s.). La possibilité vague d'une diminution du risque ou l'espoir d'une diminution seulement minimale de ce risque ne sont en revanche pas suffisants (cf. <ref-ruling> consid. 3.2.4 p. 8 s.; <ref-ruling> consid. 3.4.1 p. 321). Pour que la mesure puisse atteindre son but, il faut que l'auteur contribue un minimum au traitement. Il ne faut toutefois pas poser des exigences trop élevées à la disposition minimale de l'intéressé à coopérer à la mesure (cf. <ref-ruling> consid. 4c/dd concernant le placement en maison d'éducation au travail selon l'<ref-law>). Il suffit que l'intéressé puisse être motivé («motivierbar»; arrêts 6B_784/2010 du 2 décembre 2010, consid. 2.2.3; 6B_205/2012 du 27 juillet 2012 consid. 3.2.1).
2.2.2. L'expert a déclaré que les mesures à prendre étaient celles du maintien en thérapie et de l'élargissement progressif du cadre actuel, les deux ayant obtenu des résultats lents mais encourageants chez l'expertisé. Il a soutenu que le condamné avait besoin d'un étayage bien identifié, stable, cadrant et sécurisant, semblant correspondre, à ses yeux, à celui d'une mesure thérapeutique institutionnelle au sens de l'<ref-law>. Il a préconisé une première phase consistant en un passage dans un établissement fermé avant la mise en place de conduites puis d'un passage en milieu ouvert. Par ailleurs, une abstinence complète aux toxiques devait être visée dans un cadre plus ouvert. Aux débats, l'expert a en outre exposé que la mesure envisagée permettrait au recourant de poursuivre le traitement entrepris dans un milieu stable et structurant ayant conduit à l'évolution lente mais positive, de sorte que des résultats pouvaient être attendus, étant précisé qu'il existait une marge de progression par rapport au plan d'exécution de la sanction.
2.2.3. Au vu de ces constatations, même si l'expert ne donne aucune indication de temps, c'est à juste titre que la cour cantonale a retenu que la mesure thérapeutique institutionnelle était apte à agir de manière nette sur le risque que le recourant commette de nouvelles infractions. Il s'ensuit que les conditions permettant de prononcer une mesure thérapeutique institutionnelle au sens de l'<ref-law> sont réunies.
3.
Dès lors que le recourant a intégralement purgé ses peines privatives de liberté, le prononcé d'une mesure thérapeutique institutionnelle en lieu et place d'un traitement ambulatoire - sur la base de l'<ref-law> - ne peut intervenir, eu égard à l'atteinte importante à la liberté personnelle du recourant qu'il suppose, qu'à titre exceptionnel, dans le cadre d'une stricte application du principe de proportionnalité et conformément aux exigences que la jurisprudence a en particulier déduites de l'art. 5 CEDH (cf. consid. 1.2 et 1.3 ci-dessus).
3.1. En l'espèce, le risque de récidive est qualifié de majeur, respectivement d'important, pour des actes de violence et des actes d'ordre sexuel commis avec violence. L'intégrité physique et l'intégrité sexuelle constituent des biens juridiques de grande valeur et les infractions en cause font partie des infractions graves. On peut donc admettre sans violer le droit fédéral une grave mise en danger de la sécurité publique.
3.2. En outre, pour retenir une situation exceptionnelle, il faut que la grave mise en danger de la sécurité publique ne puisse être réduite que par un traitement institutionnel de longue durée (cf. ci-dessus consid. 1.2). En d'autres termes, après l'échec ambulatoire, seule une mesure institutionnelle doit pouvoir améliorer le pronostic défavorable. Pour l'expert, le recourant devait continuer à bénéficier d'une prise en charge spécialisée (psychothérapeutique et éducative) au long cours, lui fournissant un étayage bien identifié, stable, cadrant et sécurisant, une ouverture progressive du cadre pouvant être envisagée dans ce contexte, dite ouverture devant en outre être préparée et effectuée de manière progressive. Seule une mesure thérapeutique institutionnelle répond à ces critères et est donc apte à long terme, à assurer la protection de la société et l'intérêt du recourant à gérer son trouble et à ne pas récidiver.
3.3. Enfin, il existe un lien de causalité suffisant entre la condamnation initiale et la mesure litigieuse (art. 5 CEDH). Le prononcé du traitement institutionnel correspond, d'un point de vue matériel, au but initial de la condamnation du 7 février 2014, qui comprenait le maintien d'un traitement ambulatoire. En 2014, l'expert psychiatre avait déjà préconisé une prise en charge résidentielle à la sortie de prison du recourant afin qu'il dispose d'un cadre structurant que son entourage n'était pas en mesure de lui proposer. Les motifs justifiant la mesure institutionnelle ne sont donc pas apparus lors de l'exécution de la peine privative de liberté, mais existaient déjà au moment de la commission des infractions et du jugement initial.
4.
Le recourant fait valoir que les conditions de l'<ref-law> ne sont pas réalisées.
La cour cantonale a déclaré ce grief irrecevable, au motif que celui-ci était dirigé contre un préavis du jugement du fond à l'autorité d'exécution des peines qui figurait dans les motifs et non dans le dispositif du jugement et qui n'avait en outre pas de valeur contraignante. Conformément à l'exigence d'épuisement des instances cantonales (<ref-law>), le recourant ne pouvait soulever que des griefs relatifs à la question de l'irrecevabilité. Dans la mesure où il conteste la réalisation des conditions de l'<ref-law>, son grief est irrecevable. Au demeurant, ce grief n'est nullement motivé (cf. <ref-law>).
5.
Le recours doit être rejeté dans la mesure où il est recevable.
Comme ses conclusions étaient vouées à l'échec, l'assistance judiciaire ne peut être accordée (<ref-law>). Le recourant devra donc supporter les frais judiciaires (<ref-law>), dont le montant sera toutefois fixé en tenant compte de sa situation financière.

rulings:
Par ces motifs, le Tribunal fédéral prononce :
1.
Le recours est rejeté dans la mesure où il est recevable.
2.
La demande d'assistance judiciaire est rejetée.
3.
Les frais judiciaires, arrêtés à 1'200 fr., sont mis à la charge du recourant.
4.
Le présent arrêt est communiqué aux parties et au Tribunal cantonal du canton de Vaud, Chambre des recours pénale.
Lausanne, le 12 juin 2019
Au nom de la Cour de droit pénal
du Tribunal fédéral suisse
Le Président : Denys
La Greffière : Kistler Vianin

canton: CH

region: Federation