Post on 26-Feb-2023
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Aménagements des cours d’eauAménagements des cours d’eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Aménagements de cours d’eau - ContenuAménagements de cours d’eau - Contenu
1. Approche au problème de la protection contre les crues et concepts
2. Espace vital nécessaire des cours d’eau
3. Importance du charriage pour la protection contre les crues
4. Interaction de l’écoulement avec la végétation riveraine
5. Mesures conceptuelles pour la protection contre les crues
6. Conception et dimensionnement des mesures de protection constructives
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Inondations du 21 au 23 août 2005Inondations du 21 au 23 août 2005
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau 2005=2,5 milliards
L‘échec de la politique de protection contre les crues ?
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Investionen im Bereich Hochwasserschutz seit 1970
0
50'000'000
100'000'000
150'000'000
200'000'000
250'000'00019
70
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
Jahr
Jähr
liche
Inve
stiti
onen
[Fr.]
0
500'000'000
1'000'000'000
1'500'000'000
2'000'000'000
2'500'000'000
3'000'000'000
3'500'000'000
4'000'000'000
4'500'000'000
5'000'000'000
Sum
me
der
Bund
esbe
iträg
e / B
auko
sten
[Fr.
]
BaukostenBundesbeiträgeSumme BaukostenSumme Bundesbeiträge
1987
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Minimisation
Approche au problème de la protection contre les crues et conceptsApproche au problème de la protection contre les crues et concepts
Analyse de dangers
Différenciation desobjectifs de protection
Planification des mesuresde protection
Limitation du risque restant
Construction d'un aménagementde cours d'eau
Augmentation de la sécuritéen cas de crues
Atteintes subies par le cours d'eauEffets nuisibles
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de dangersAnalyse de dangers
Processus
Déroulement
Solution appropriéeet adaptée à la situation
Connaissanceapprofondied'un danger
Effet
Conception etdimensionnement des ouvrages de
protection
Sécurité
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Processus dangereux en cas de crues et de laves torrentiellesProcessus dangereux en cas de crues et de laves torrentielles
Analyse de dangers
Eau
ErosionDépôts desmatériaux
solides
Laves torrentielles
Inondation
Processusdéterminants
Charriag
e Corpsflottants
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Processus dangereux - érosionProcessus dangereux - érosion
Erosion verticale: changement de la pente du lit du cours d'eau- affouillement des ouvrages de protection- affouillement des fondations des infrastructures
(ponts, etc.)
Erosion latérale: élargissement du cours d'eau- glissement des rives- dommages aux bâtiments et aux ouvrages
d'infrastructure situés à proximité
L'érosion influence fortement la capacité du transport solide d'un cours d'eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Processus dangereux - inondationProcessus dangereux - inondation
Excédant d'eauet / ou
excédent de charriage
Inondations
Inondationsfaibles
Inondationsdangereuses
H < 1.5 mV · H < 0.5 m2/s V · H > 0.5 m2/s
Dépôt des matériaux solidesdans les zones d'inondation
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Différenciation entre les objectifs de protectionDifférenciation entre les objectifs de protection
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eauDifférenciation des objectifs de protection en considérant les scénarios de
charriage pour le débit de dimensionnementDifférenciation des objectifs de protection en considérant les scénarios de
charriage pour le débit de dimensionnement
Catégoriesd'objets
Débit dedimensionnement
Eau
CharriageHydrologie des crues
• Pointe• Volume
Scénario de charriage
• Capacité de transport
• Potentiel de charriage
Limite desdommages Limite des dangers
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Démarche suivie dans la planification des mesures de protectionDémarche suivie dans la planification des mesures de protection
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Mesures de protectionMesures de protection
vidange des dépotoirsenlèvement de dépôts alluvionnairesréparation de petits dommages subis par des ouvrage de correctionstabilisation, par drainage et techniques du génie biologique, des versants instables
interdiction de construire dans des zones dangereusesmesures visant à protéger un objet donnéprescriptions en matière de mise en culture de zones agricoles
Entretien approprié descours d'eau
Mesures d'aménagementdu territoire
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
15 % des cartes de dangers liés aux crues sont prises en compte dans l‘aménagement du territoire
80% des communes sont menacées50% établies ou en cours d‘élaboration
Cartes des dangersCartes des dangers
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Mesures de protection constructivesMesures de protection constructives
Rétention Dérivation Passage
bassin de rétention
réservoir à maîtrisedes crues
régulation deslacs naturels
canaux et galeriesde dérivation
ouvrages dedérivation
ouvrages derestitution
endiguementabaissement dulitprotection desrives et du litcontre érosion(enrochement, etc.)correction dutracée
CRUES
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Principes visant à réduire les effets nuisibles des mesures constructives de protection
Principes visant à réduire les effets nuisibles des mesures constructives de protection
a) Préservation du caractère naturel d'un cours d'eaub) Configuration naturelle et animée des ouvrages de protection et les
lignes de rivec) Murs de protection seulement là où ils sont indispensablesd) Renoncement aux seuils fixese) Abandon de la modification du litf) Ouvrages de protection flexiblesg) Standard de protection différencié pour les rives intérieures et
extérieures dans des tronçons courbésh) Allégement de la plantation des arbustes et arbresi) Garantie d'accès aux cours d'eau et son entretien
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Nouveaux concepts et principes pour la protection contre les crues des cours d’eau selon les directives de l’OFEG en SuisseNouveaux concepts et principes pour la protection contre les
crues des cours d’eau selon les directives de l’OFEG en Suisse
Loi fédérale sur l’aménagement des cours d’eau (LACE)Ordonnance correspondante (OACE)
« La protection contre les crues doit être réalisée avec un minimum d’atteintes aux cours d’eau et une grande importance doit être accordée à la prévention. Cependant, malgré toutes les mesures préventives, un plan d’urgence approprié et une organisation en cas d’urgence restent incontournables ».
Bases légales :
Priorité :
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Aspects économiques
Aspects sociaux
Aspects écologiques
StratégieConfédération 1995 Exigences vis à vis de la
protection contre les crues
1997 Recommandations sur les dangers de l‘eau
Stratégie OFEV
Tous les aspects du développement durable doivent être pris en compte dans la planification des mesures
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Nouveaux concepts et principes pour la protection contre les crues des cours d’eau selon les directives de l’OFEG en SuisseNouveaux concepts et principes pour la protection contre les
crues des cours d’eau selon les directives de l’OFEG en Suisse
Apprécier la situation de dangerIdentifier les déficits écologiques et y remédierDifférencier les buts de protectionRetenir où cela est possible; évacuer si cela est nécessaireMinimiser les interventionsExaminer les points faiblesGarantir l’entretienAssurer l’espace nécessaireRespecter les besoins
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Démarche intégrée pour la protection contre les cruesDémarche intégrée pour la protection contre les crues
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Définition des besoins d’actionDéfinition des besoins d’action
Sécurité
Écologie
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Stru
ctur
e m
onot
one
Pas de dynamique
Manque de végétation Espace vital limité
Pas d’espace loisirs
Espace limité pour év. extrêmes
Problèmes actuels du point de vue de l’écologieProblèmes actuels du point de vue de l’écologie
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
—— cours d‘eau naturelcours d‘eau naturel
—— cours d‘eau naturel cours d‘eau naturel de montagne de montagne
—— cours d‘eau corrigécours d‘eau corrigé
Etat des cours d’eau en Suisse à la fin du 20ème siecleEtat des cours d’eau en Suisse à la fin fin du 20ème du 20ème sieclesiecle
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Les surfaces construites croissent de 1 m2 / s !
L'espace disponible des cours d’eau est réduitL'espace disponible des cours d’eau est réduit
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Pour répondre aux exigences écologiques (plus de l’espace pour les cours d’eau) en Suisse manquent env. 50’000 ha
Revitalisation des cours d’eau: Besoins d’actionRevitalisation des cours d’eau: Besoins d’action
En Suisse 12‘600 km des cours d‘eau sont artificiels ou fortement influencés par des mesures de protection !!!
La tâche d'une générationLa tâche d'une génération
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Ordonnance sur l'aménagement des cours d'eau (OACE)Ordonnance sur l'aménagement des cours d'eau (OACE)
1 Les cantons désignent les zones dangereuses.
2 Ils déterminent l'espace minimal des cours d'eau nécessaire à la protection contre les crues et à la préservation des fonctions écologiques.
3 Ils tiennent compte des zones dangereuses et des besoins d'espace dans leurs plans directeurset dans leurs plans d'affectation …
Article 21:
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Déterminer l’espace nécessaire des cours d’eauDéterminer l’espace nécessaire des cours d’eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
suffisantsuffisantnonnon suffisantsuffisant
Espace …Espace …
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Espace vital des cours d'eauEspace vital des cours d'eau
Lit majeurLit mineur
Zone de rive
Zone de divagation
Zone de tampon
Berge
Lit du cours d'eau
Espace primaireEspace
secondaire
Zone de bord
Niveau de crueSection d'évacuation
Profondeur du lit
Zone de rétention et d'inondation
Espace vital du cours d'eauTerrain environnant
Lit mineur Berge
Zone de rive
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Concept "Espace vital du cours d'eau"Concept "Espace vital du cours d'eau"
· L'utilisation doit toujours rester possible.· La demande d'une protection contre les
crues est mise en valeur.· Des mesures constructives dans l'espace du cours d'eau peuvent être nécessaires pour la protection de bâtiments ou d'autres objets importants (protection locale).
· L'agriculture peut toujours utiliser l'espace secondaire, mais de manière adéquate.
· L'excavation, l'exploitation de sédiments est autorisée si elle sert à la protection contre les crues.
· Le bilan du transport de sédiments doit rester le plus naturelpossible, sauf si des mesures de protection nécessitent une excavation/exploitation de sédiments.
· Les cours d'eau doivent garder l'espace nécessaire pour un dévelop-pement naturel ou proche de la nature (protection du cours d'eau).
· Des constructions à l'intérieur de l'espace du cours d'eau ne sont plus autorisées.
· Le lit principal devrait être continu pour permettre la vie à sa faune aquatique (continuité longitudinale) pour autant que cela corresponde à son état naturel. Les obstacles fixes doivent être franchissables.
· Le cours d'eau doit être entouré d'arbres ou de végétation naturelle derive et être ombragé dans la plupart des cas.
· La végétation du cours d'eau, spécialement la végétation des rives doit être capable de se développer de manière naturelle.
· L'apport de bois morts est souhaitable pour autant que le risque d'obstruction soit éliminé. Les mesures d'entretien sont limitées au minimum.
La demande d'utilisation de l'homme dans l'espace du cours d'eau est reconnue
La demande d'espace du cours d'eau est reconnue
L'espace minimal déterminé du cours d'eau définit l'espace nécessaire pour une forme et un développement naturel du cours d'eau en garantissant ainsi la possibilité de préserver des fonctions vitales du cours d'eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Méthodes de détermination de l'espace vitalMéthodes de détermination de l'espace vital
Approche quantitative
Attribution des fonctions aux différentes zones d'un cours d'eau
Lit du cours Zone de Zonesd'eau rive supplémentaires
Fonction de transport Fonction de biotope et de paysage Fonction de tampon Fonction de détente
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Largeur existante du lit Bsi
Largeur empirique du lit BseE : surface du bassin versant en [km2]
G : pente moyenne pondérée du
terrain en [%]
N : Précipitations annuelles moyennes en [mm]
Largeur hydraulique du lit Bsh
Bs = max (Bsi, Bse,Bsh)
Détermination de la largeur minimale du lit d'un cours d'eauDétermination de la largeur minimale du lit d'un cours d'eau
][km 10E pour [m]; E.G
N.B
][km 10E pour [m]; .EG
N.B
2.se
2.se
≤⋅⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ +⋅⋅=
>+⋅⋅⋅=
−
−
250108760
52108760
905
905
JtK
QBst
ssh
⋅⋅=
35 applicable si Bsh > 10 t
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Détermination de la zone de rive BuDétermination de la zone de rive Bu
largeur existante de la zone des rives (Bui)largeur empirique de la zone des rives (Bue)
largeur constructive de la zone des rives (Buw) - talus 1 : 2Bu = max (Bui, Bue,Buw)
Détermination de la largeur des rives
0
5
10
15
20
0 5 10 15 20 25
Largeur du lit du cours d'eau [m]
Larg
eur d
e la
zone
de
rive
[m]
Espace minimal nécessaire
Biodiversité
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Détermination de la largeur de la zone tampon
Détermination de la largeur de la zone de divagationDétermination de la largeur de la zone de divagation
avec Bpb: largeur de la zone de divagation en [m]Bse: largeur empirique du lit du cours d'eau en [m]Bsi: largeur existante du lit du cours d'eau en [m]
sisepb BB.B −⋅= 65
Détermination de la largeur de la zone de détente
généralement 3 m (chemin d'entretien)
Bpz > 20 à 35 m (habituellement), 45 m (au maximum)
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Espace vital nécessaire du cours d'eau en fonction de la variabilité de sa largeur
Espace vital nécessaire du cours d'eau en fonction de la variabilité de sa largeur
Espace vital nécessaire d'un cours d'eau
0
10
20
30
40
50
60
70
0 5 10 15Largeur du lit du cours d'eau [m]
Espa
ce to
tal n
éces
saire
[m]
absente
limitée
prononcée
Variabilité de la largeur du lit du cours d'eau
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Espace minimal pour le cours d'eauEspace minimal pour le cours d'eau
Du point de vue de la protection contre les crues
HQ
Berge
Largeur du lit
Berge Bordure
Entretien / Zone tampon
Zone riveraine
3m 1:2 3m1:2
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Espace minimal recommandé pour le cours d'eauEspace minimal recommandé pour le cours d'eau
Point de vue environnemental
Largeur naturelle du lit
Zone riveraine selon le diagramme
Zone riveraine selon le diagramme
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
La largeur de la bande de divagation représente environ 5 - 6 fois la largeur du lit naturel
Zone riveraine
Espace récréatif
Bande de divagation
Bande de divagationBande de divagation
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
•0
•2
•4
•6
•8
•10
•12
•14
•16
•0 •1 •2 •3 •4 •5 •6 •7 •8 •9 •10 •11 •12 •13 •14 •15 •16 •17 •18 •19 •20
•Largeur naturelle (m)•)
•Lar
geur
de
la z
one
river
aine
(m)
Largeur minimale
Espace minimal: relations déterminantesEspace minimal: relations déterminantes
Largeur respectant la biodiversité
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Revitalisation de la Thur au Canton de Zurich
Revitalisation de la Thur au Canton de Zurich
Elargissement
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Revitalisation de la Thur au Canton de
Zurich
Revitalisation de la Thur au Canton de
Zurich
Elargissement
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Importance du charriage pour la protection contre les cruesImportance du charriage pour la protection contre les crues
La force impitoyable du charriage
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Loi de frottement et vitesse de l’écoulementLoi de frottement et vitesse de l’écoulement• Loi de frottement empirique selon la distribution
logarithmique
avec
• Loi de frottement de Strickler
avec
vm = ghJ' 2.5 ln 12.27 h2d90
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
J' = J 1- e-0.02hd90 J
⎛
⎝⎜⎜
⎞
⎠⎟⎟
vm = kst h2 /3J1/2
k st = 21.1d 90
6
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
L’effet des parois (rives) pour les canaux étroitsL’effet des parois (rives) pour les canaux étroits• Rayon hydraulique des surfaces partielles
proches des rives
selon Strickler
• Surface effective pour le calcul du débit
Rui =vm
kuiJ1
2
⎛
⎝⎜⎜
⎞
⎠⎟⎟
1.5
Aeff = RSBF + RuiPui( )∑ = Q/vm
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Capacité de transport du charriageCapacité de transport du charriage
• Formule VAW (Smart&Jäggi) pour pentes de lit entre 1‰ et 20%
avec
Qb = BF ⋅ ρs ⋅ 2.5 ⋅RS ⋅ vm ⋅ J0.6 J - dm
12.1 ⋅Rs
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
θcr = 0.05 ρs
ρw
= s = 2.65 qb = 2.5 ⋅ q ⋅ J0.6 J - dm
12.1 ⋅ hm
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
en [en [mm33/sm/sm]]
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
• Erosion de la couche de pavage
Erosion de la couche de pavage
Capacité de transportdu charriage
Déb
ut d
u ch
arria
ge
Déb
it so
lide
Débit d’eau QQDQ0
Qb
Erosion de la couche de pavage
Capacité de transportdu charriage
Déb
ut d
u ch
arria
ge
Déb
it so
lide
Débit d’eau QQDQ0
QbQb
hD =
0.05 s −1( )dm
JdmD
dm
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟
23
selon Günter(1971)
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriageCapacité de transport
du charriage
Profondeur d’eau hPente J
Diamètre caractéristique des grains dm
Largeur du lit
Forme du lit
Riv
ière
s na
ture
lles
Riv
ière
sca
nalis
ées
Alluvionnement Erosion
Qbu = Qbo
Equilibredynamique
Qbu < Qbo Qbu > QboQbu
Capacité de transportdu charriage
Profondeur d’eau hPente J
Diamètre caractéristique des grains dm
Largeur du lit
Forme du lit
Riv
ière
s na
ture
lles
Riv
ière
sca
nalis
ées
AlluvionnementAlluvionnement Erosion
Qbu = Qbo
Equilibredynamique
Qbu < Qbo Qbu > QboQbu
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Cap
acité
de
trans
port
Qb
Pent
e J
J, Q = constant
Valeur limite
Largeur du lit BF
BF
Qb, Q = constant
Bopt
Bopt
Jmin
Qb max
Valeur limite
Largeur du lit
Cap
acité
de
trans
port
Qb
Pent
e J
J, Q = constant
Valeur limite
Largeur du lit BF
BF
Qb, Q = constant
Bopt
Bopt
Jmin
Qb max
Valeur limite
Largeur du lit
Capacité detransport Qb
Pente J
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Rivières larges avec bancs de sableRivières larges avec bancs de sable ouou rivières à lits multiples rivières à lits multiples (en tresse)(en tresse)• Capacité de transport selon Zarn
où
Qb = Qbmax 3.65e-8.86U - 4e-1.5U + 0.35( ) U =
BF
Bopt
Qbmax = QB (Bopt )
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Phénomènes locauxPhénomènes locaux• Affouillement• Dépôts/bancs stationnaires
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Interaction de l’écoulement avec le charriageInteraction de l’écoulement avec le charriage
Augmentation de la profondeur d’eau suite Augmentation de la profondeur d’eau suite à une concentration importante de charriageà une concentration importante de charriage
• Augmentation considérable du niveau d’eau pour des pentes raides (> 5%)
Smart&Jäggi, 1983
• Laves torrentielles à partir des pentes de 20%
hmw
hmg
=1−1.1 ⋅ J1.14qB0.18dm
−0.27
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – Processus déterminantsAnalyse de danger et charriage – Processus déterminants
Analyse de dangers
Eau
ErosionDépôts desmatériaux
solides
Laves torrentielles
Inondation
Processusdéterminants
Charriag
e Corpsflottants
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – ErosionAnalyse de danger et charriage – Erosion
• Erosion verticale Changement de la pente du lit et de la capacitéde transport
• Erosion latérale Elargissement de la rivière et réduction de la capacité de transport
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – Erosion latéraleAnalyse de danger et charriage – Erosion latérale
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – InondationsAnalyse de danger et charriage – Inondations
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – InondationsAnalyse de danger et charriage – Inondations
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – Dépôts des matériaux solidesAnalyse de danger et charriage – Dépôts des matériaux solides
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eauTORRENT
Bassin versant
Cône de déjection
Rivière en plaine
Versant
Injection dessédiments
Dépôt des sédiments
Replacement dessédiments
Livreuse dessédiments
Formation des sédiments
Réseau du ruisseau
Zone de glissement
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eauTORRENT
Bassin versant
Cône de déjection
Rivière en plaine
Versant
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriageChangement abrupt des pentes et sections critiques
Analyse de danger et charriageChangement abrupt des pentes et sections critiques
Zone d’érosion(tronçon d’alimentation) Tronçon raide Cône d’alluvions
(rocheux)Débit d’eau
Excédent du charriageV1 - V3
Capacité-de transport
Apport maximalV1
V2
V3
Alluvionnement du lit
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Analyse de danger et charriage – Laves torrentiellesAnalyse de danger et charriage – Laves torrentielles
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Objectifs de protectionObjectifs de protection
Catégoriesd'objets
Débit dedimensionnement
Eau
CharriageHydrologie des crues
• Pointe• Volume
Scénario de charriage
• Capacité de transport
• Potentiel de charriage
Limite desdommages Limite des dangers
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Objectifs de protection – Début du charriageObjectifs de protection – Début du charriage
• Nettoyage/lavage des dépôts du lit:par rapport à la granulométrie du lit, les dépôts sont composés de matériaux relativement fins déposés lors de la decrue
• Erosion verticale:érosion de la couche de pavage et mouvements de gros blocs
• Erosion latérale:Déstabilisation des rives et talus
• Apport des confluents:par transport du charriage et laves torrentielles
• Rupture des ouvrages de protection:mobilisation abrupte des matériaux solides suite à la rupture desbarrages en torrent
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesuresPlanification des mesures
Entretien des cours d’eau
Mesures d’aménagementdu territoire
Mesures deprotection
constructives
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Entretien du cours d’eauPlanification des mesures – Entretien du cours d’eau
• Réduction des sources de dépôts solides,maintien de la capacité de transport du cours d’eau et volume des dépotoirs
- Vidanges réguliers des dépotoirs
- Dragage des dépôts locaux et dangereux
- Réparation des dégâts d’érosion aux ouvrages de protection
- Stabilisation des sources de dépôts solides par drainages et génie biologique (éboulements)
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesuresMesures d’aménagement du territoire
Planification des mesuresMesures d’aménagement du territoire
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesuresMesures de protection constructives
Planification des mesuresMesures de protection constructives
Rétention
Déviation du charriage
Transition
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Rétention du charriagePlanification des mesures – Rétention du charriage
• Stabilisation des sources de dépôts solides• Dépotoirs• Barrages de retenue
Pas de vidange automatique des dépotoirs
Transition dosée du charriage pas possible
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Transition du charriagePlanification des mesures – Transition du charriage
Les mesures de protection doivent être conçues de telle manière que les alluvionnements ou érosions dangereux puissent être évités ou limités
Alluvionnement: - Aggrandissement de la section de la rivière- Augmentation de la capacité de transport
Erosion verticale: - Augmentation de la stabilité/résistence dulit aux érosions
Erosion latérale: - Protection des rives contre l’érosion
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Transition du charriagePlanification des mesures – Transition du charriage
• Section de passagesuffisante
• Favoriserl’écoulementen charge
• Profiter del’affouillement en courbe
Problématique des ponts
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Transition du charriagePlanification des mesures – Transition du charriage
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Transition du charriagePlanification des mesures – Transition du charriage
Profiler l’affouillement en courbe
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Planification des mesures – Transition du charriagePlanification des mesures – Transition du charriage
Erosion verticale: - Couche de pavage artificielle (revêtement, gros blocs)- Seuils (points fixes du lit)- Rampes de blocs- Traversées- Elargissement local du cours d’eau- Stabilisation avec éléments en béton
(prismes, tétrapodes, etc.)Erosion latérale: - Enrochements
- Epis- Murs de protection- Combinaison avec des mesures de génie biologique
Protection contre les érosions
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Destruction des murs après débordement
Aspects économiquesAspects économiques
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Coûts par m'
Mur: Fr. 3500.--
Aspects économiquesAspects économiques
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Protection des rives en enrochements Fr. 700.--/m'
Aspects économiquesAspects économiques
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Exemple visionnaire
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables
ÉC OLE POLY TEC H NIQU EFÉDÉRALE D E LAUSAN NE
Laboratoire de constructions hydrauliques
Aménagements de cours d’eau
Reconstituer des conditions favorables Reconstituer des conditions favorables