conception des ouvrages en rivière

8 Conception des ouvrages en rivireet en canal

991CETMEF

1

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7

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9

10

SOMMAIRE du Chapitre 8

8.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .996

8.1.1 Contexte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .996

8.1.2 Types douvrages et fonctions associes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .997

8.1.3 Mthodologie de conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

8.1.3.1 Approche de conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .999

8.1.3.2 Exigences fonctionnelles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1000

8.1.3.3 Dimensionnement dtaill . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1001

8.1.3.4 Aspects conomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1001

8.1.3.5 Aspects environnementaux et sociaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1002

8.1.3.6 Conditions de site . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1003

8.1.3.7 Aspects lis aux matriaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1003

8.1.3.8 Aspects lis la construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1006

8.1.3.9 Aspects lis lexploitation et la maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1006

8.2 Amnagements fluviaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007

8.2.1 Phnomnes drosion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1007

8.2.2 Types damnagements fluviaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1009

8.2.2.1 Revtements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1009

8.2.2.2 pis et points durs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1010

8.2.2.3 Digues longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1012

8.2.2.4 Ouvrages destins faciliter la navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1012

8.2.2.5 Protections contre les crues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1012

8.2.2.6 Choix de la solution approprie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1013

8.2.3 Collecte des donnes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1014

8.2.4 Dtermination des actions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1015

8.2.4.1 Actions hydrauliques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1015

8.2.4.2 Autres types dactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1015

8.2.5 Trac en plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1016

8.2.5.1 Aspects gnraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1016

8.2.5.2 Protections des berges . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1017

8.2.5.3 pis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1018

8.2.5.4 Digues longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1020

8.2.6 Conception de la section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1021

8.2.6.1 Considrations de conception pour la slection du type de section transversale . .1021

8.2.6.2 Dimensionnement de la section transversale et coupes classiques . . . . . . . . . . . . . .1027

8.2.7 Dtails structurels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1031

8.2.7.1 Musoir et berme des pis ou des digues longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1031

8.2.7.2 Hauteur de crte et largeur des pis et des digues longitudinales . . . . . . . . . . . . . .1032

8.2.7.3 Stabilit des pieds de revtement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1032

8.2.7.4 Tapis plongeant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1034

8.2.7.5 Revtement ouvert flexible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1036

8.2.7.6 Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1040

8 Conception des ouvrages en rivire et en canal

992 CETMEF

8.2.8 Prise en compte des aspects lis aux matriaux dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1047

8.2.8.1 Disponibilit des matriaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1047

8.2.8.2 Approvisionnement et transport des matriaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1048

8.2.9 Prise en compte de la construction dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1049

8.2.9.1 Techniques de construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1049

8.2.9.2 Scnarios de construction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1049

8.2.10 Prise en compte de la maintenance dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1051

8.2.11 Rparations et modernisation des ouvrages existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1052

8.3 Canaux de navigation et dadduction deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053

8.3.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053

8.3.2 Types douvrages et fonctions associes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1053

8.3.2.1 Canaux de navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1054

8.3.2.2 Canaux dadduction deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1054

8.3.3 Trac en plan et concept gnral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1055

8.3.4 Conception de la section transversale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1055

8.3.4.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1055

8.3.4.2 Canaux de navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1055

8.3.4.3 Canaux dadduction deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1057

8.3.5 Dtails structurels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1058

8.3.5.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1058

8.3.5.2 Calcul des actions hydrauliques induites par la navigation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1059

8.3.5.3 Dimensionnement de la carapace contre laction des vagues . . . . . . . . . . . . . . . . . .1061

8.3.5.4 Dimensionnement de la couche filtre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1062

8.3.6 Prise en compte de certains aspects dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1062


8.3.6.2 Aspects lis la maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1062

8.3.6.3 Rparations et modernisation des ouvrages existants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1063

8.4 Ouvrages construits dans les petites rivires . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1063

8.4.1 Types douvrages et fonctions associes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1064

8.4.2 Trac en plan et concept gnral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1065

8.4.3 Dimensionnement de la section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1066

8.4.3.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1066

8.4.3.2 Types de revtements utilisant des enrochements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1068

8.4.3.3 Restauration fluviale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1068

8.4.4 Prise en compte de certains aspects dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1070

8.4.4.1 Aspects lis aux matriaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1070


8.4.4.3 Aspects lis la maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1072

8.5 Ouvrages spciaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1072

8.5.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1072

8.5.1.1 Hauteur deau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073

8.5.1.2 Vitesses du courant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073

Sommaire

993CETMEF

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8.5.2 Passes poissons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073

8.5.2.1 Gnralits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1073

8.5.2.2 Exprience rcente : la passe poissons en forme de V construite sur le Rhin . . .1074

8.5.3 Protection anti-affouillement des piles de ponts . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1076

8.6 Utilisation de matriaux spciaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1078

8.6.1 Enrochements lis avec du bton ou du bitume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1078

8.6.1.1 Dfinitions et applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1078

8.6.1.2 Dimensionnement des enrochements et du liant . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1079

8.6.1.3 Aspects spcifiques au type de structure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1081

8.6.1.4 Autres aspects lis la construction et la maintenance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1082

8.6.2 Gabions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1083

8.6.2.1 Utilisation des gabions dans les ouvrages fluviaux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1083

8.6.2.2 Trac en plan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1084

8.6.2.3 Dimensionnement de la section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1084

8.6.2.4 Transitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1088

8.6.2.5 Prise en compte des aspects lis aux matriaux dans la conception . . . . . . . . . . . . .1089

8.6.2.6 Prise en compte de la construction dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1090

8.6.2.7 Prise en compte de la maintenance dans la conception . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1091

8.7 Rfrences bibliographiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1093


994 CETMEF

8 Conception des ouvrages en rivireet en canalLe Chapitre 8 prsente la conception des ouvrages en enrochement exposs l'coulement et auxcourants en rivire et en canal.

Donnes des autres chapitres:

Chapitre 2 Les exigences de projet

Chapitre 3 Les proprits des matriaux

Chapitre 4 Les conditions hydrauliques et gotechniques

Chapitre 5 Les outils de dimensionnement

Chapitre 9 Les mthodes de construction

Chapitre 10 Les problmatiques lies la maintenance

Rsultats pour les autres chapitres:

Conception de louvrage (coupe transversale et gomtrie en plan) Chapitres 9 et 10.

NOTE : le processus de conception est itratif. Le lecteur est invit se rfrer au Chapitre 2 tout aulong du cycle de vie de l'ouvrage pour se remmorer les problmatiques importantes.

Ce logigramme indique o trouver l'information dans ce chapitre et les liens avec les autres chapitres.Il peut tre utilis en parallle aux sommaires et l'index pour naviguer dans le guide.

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9

10


Chaque section traite : des considrations gnrales du trac en plan

5 Phnomnes physiques etoutils de dimensionnement

8.2Amnagements

fluviaux

Revtement, diguelongitudinale, pi,protection contreles inondations

10 Surveillance, inspection,maintenance et rparation

9 Construction

3 Matriaux4 Caractrisation du siteet collecte des donnes

8.3Canaux de

navigation etd'adduction

d'eauProtection de litet protection deberge

2 Conception des ouvrages

8.4Petites rivires

Seuil ou dversoir,zone de courant,pi, restaurationfluviale

de la gomtrie des sections transversales des lments structurels (bute de pied, crte, etc.) des problmatiques lies la construction

Chapitre 8 Conception des ouvrages en rivire et en canal

8.5Ouvragesspciaux

Passe poissons,protection anti-affouillementdes piles de pont

8.6Utilisation de

matriauxspciaux

Enrochementslis,gabions

8.1 Type d'ouvrages et mthodologie de conception

Le prsent chapitre est consacr lutilisation de l'enrochement dans les chenaux surface librenaturels et artificiels. Il sagit des rivires, des cours deau, des chenaux de drainage, des voiesnavigables, des canaux de navigation, des canaux dirrigation et de tous les chenaux dadductiondeau. Le Chapitre 7 traite des ouvrages de fermeture construits en chenal surface libre.

Le logigramme du Chapitre 8 prsente lorganisation de ce chapitre. La conception des ouvragesen enrochement construits en rivire et en canal seffectue selon le processus expliqu auChapitre 2, et repris la Section 8.1.3.

Il existe une diffrence fondamentale entre les chenaux naturels (p. ex. les rivires et cours deau)et les chenaux artificiels (p. ex. les canaux et voies navigables), savoir que ces derniers sontdavantage rguls. La gomtrie, les conditions dcoulement et les variations de la hauteur deausont souvent moins marques dans le cas des chenaux artificiels ; ceux-ci sont galement caract-riss par des vitesses dcoulement infrieures celles des chenaux naturels. Ce chapitre traite delimpact de ces diffrents facteurs sur le dimensionnement des ouvrages.

La Section 8.1 propose une prsentation gnrale des ouvrages abords dans ce chapitre. LaSection 8.2 se consacre aux ouvrages en rivire. La Section 8.3 traite des canaux et des chenauxdadduction deau en soulignant les diffrences par rapport aux ouvrages en rivire. Les Sections8.4 8.6 abordent les aspects plus spcifiques lis aux types douvrages, aux petites rivires et certains matriaux spcifiques.

8.1 INTRODUCTION

8.1.1 Contexte

Les rivires et les cours deau sont des entits dynamiques dotes de frontires (p. ex. le lit et lesberges) et soumises des phnomnes drosion et de sdimentation. Les chenaux artificiels sontsouvent faits de matriaux rodables. Dans les deux cas, il est ncessaire de construire des ouvra-ges permettant de stabiliser le lit et les berges, de faon ce que le chenal ne migre pas et nen-trane aucun dommage sur les infrastructures adjacentes.

On recense trois principales situations dans lesquelles il est ncessaire de protger le lit et les ber-ges dun chenal :

proximit douvrages tels que des ponts, des vannes, des cluses et des barrages mobiles, oles vitesses dcoulement et la turbulence sont souvent fortes, et o lrosion du chenal risquede nuire la scurit ou lintgrit de louvrage ;

le long dun chenal o lrosion potentielle du matriau naturel du lit ou des berges est inac-ceptable, notamment dans le cas o le trajet de la rivire ou du canal suit celui dune route oudun autre type dinfrastructure ;

dans un canal de navigation, o les courants et la turbulence induits par la navigation risquentdroder le lit et les berges. Ces conditions sont principalement observes sur les grandes voiesnavigables intrieures, au niveau des dbarcadres ou des zones de manuvre utiliss par degros bateaux.

La protection anti-rosion du lit et des berges des chenaux surface libre peut prendre diversesformes. Lenrochement est le matriau le plus couramment utilis cet effet ; le choix de la pro-tection anti-rosion approprie seffectue en fonction de deux facteurs-cls :

les actions hydrauliques ;

lenvironnement physique.

La rsistance de lenrochement aux actions hydrauliques est lie la taille ou la masse des enro-chements individuels mais aussi, dans une moindre mesure, au potentiel dimbrication des blocs.Lenrochement peut galement tre utilis dans des matelas (p. ex. des gabions ; voir la Section

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8.6.2), ce qui permet, pour une action hydraulique donne, davoir recours des enrochements detaille plus rduite. En rgle gnrale, il est prfrable, pour des raisons environnementales, duti-liser de la roche plutt que dautres matriaux de construction (p. ex. l'acier ou le bton). De plus,lenrochement prsente une apparence naturelle, peut tre rapidement colonis par la vgtationet constitue parfois un habitat intressant pour les espces aquatiques.

Les investissements ncessaires aux infrastructures bties en rivire et en canal sont souventlourds, quil sagisse de la maintenance des voies navigables intrieures ou encore de la construc-tion de nouveaux ponts ou douvrages de protection contre les crues. Tous ces ouvrages reposentlargement sur lutilisation denrochement comme matriau de construction. Comme pour nim-porte quelle autre forme d'amnagement, les ouvrages de gnie civil sont dsormais associs une prise en compte gnralise des aspects sociaux, environnementaux et conomiques. Ces fac-teurs doivent tre considrs dun bout lautre du processus de dimensionnement, parallle-ment aux aspects techniques prsents dans ce guide (voir le Chapitre 2).

8.1.2 Types douvrages et fonctions associes

Les amnagements fluviaux sont tous les ouvrages de gnie civil construits en rivire, dont lob-jectif est de guider et de confiner lcoulement du bras de rivire, mais aussi de rguler la confi-guration du lit afin dassurer un mouvement de l'eau efficace et sr (glace et sdiments fluviauxy compris). Les amnagements fluviaux permettent de stabiliser ou de contenir une rivire. Ilspeuvent galement faire partie intgrante douvrages de protection contre les crues.

Le type damnagement fluvial le plus courant est la protection des berges, galement appelerevtement : on place des enrochements sur la berge pour empcher lrosion du matriau natu-rel qui la constitue (voir la Figure 8.1). Lenrochement peut tre plac en vrac ou appareill,comme dans certaines rgions des Pays-Bas. Il est galement possible de protger les berges laide de cages faites de grillage mtallique, dans lesquelles sont placs de petits enrochements,on parle alors de gabions.

Les murs de soutnement constituent une alternative aux revtements, dans le cas o les bergessont instables et o lespace disponible est limit. De nos jours, lusage de pierre sous forme demaonnerie est relativement rare. Les murs de soutnement sont gnralement construits laidede paniers en gabions remplis de petits enrochements (voir la Section 8.6.2). Les murs de sout-nement en gabions prsentent lavantage de permettre un drainage libre et de favoriser la crois-sance de la vgtation. Ces murs peuvent galement tre constitus de gros enrochements dispo-ss de faon former un mur bas au bord du chenal.

Figure 8.1 Protection des berges classique

(source : lAgence britannique de lEnvironnement)

On peut galement avoir recours des pis pour limiter lrosion ; le principe consiste mainte-nir une certaine distance entre la berge naturelle et les vitesses dcoulement rosives. Cetteapproche nest gnralement applicable que dans le cas des grosses rivires. Les points dursconstituent une alternative aux pis (voir la Figure 8.2). Les pis peuvent servir confiner le bras

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principal dune rivire afin damliorer sa navigabilit, en assurant une hauteur deau suffisantemme dans des conditions dcoulement faible.

Les amnagements fluviaux sont aussi mis en place pour les ouvrages de grande envergure(notamment les ponts) afin dempcher que la rivire ne migre et nrode louvrage par contour-nement. cet effet, les digues longitudinales sont largement utilises, et notamment en Asie. LaFigure 8.3 prsente un exemple classique : il sagit dune vue nord (amont) de la digue longitudi-nale de 3.2 km de long construit louest du Pont de Jamuna (Bangladesh). Le clich a t ra-lis aprs lachvement de la digue, en avril 1997. En arrire-plan, on aperoit le pont en construc-tion (longueur : 5 km). Le clich met en vidence la large tranche de 27 m de profondeur, sp-cialement creuse en vue de la construction du talus de faible pente (de 5/1 6/1) mis en placesous leau protg par du rip-rap.Au-dessus du niveau de leau, sur le talus, on aperoit lintersec-tion entre la bande noire (rip-rap plac la main et bton bitumineux structure ouverte) et uneberme troite.

Les ouvrages tels que les ponts ou les barrages mobiles ncessitent de mettre en place une pro-tection du lit ou une protection anti-affouillement afin dempcher tout affouillement au niveaudes fondations sous leffet de lrosion. Lenrochement peut tre utilis en rivire pour construiredes barrages, bien quil ne suffise pas toujours assurer la rsistance ncessaire ; en rgle gn-rale, il nest employ que dans les cas de faible baisse du niveau deau au niveau de louvrage (p.ex. une perte de charge infrieure 0.3 m). En cas de perte de charge notable, on peut utiliser desenrochements lis ou placs lintrieur dune structure en bton (voir la Figure 8.4). Le Chapitre7 prsente le dimensionnement dtaill des ouvrages de fermeture.

Figure 8.2 Points durs au Maroc (source : J. Van Duivendijk)

Figure 8.3 Digue longitudinale de grande envergure construit avant

le Pont de Jamuna, au Bangladesh (source : J. Van Duivendijk)


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Figure 8.4

Barrage mobile lors du placement des enro-

chements (source : lAgence britannique de

lEnvironnement)

Lenrochement peut galement tre utilis en vue de la rhabilitation ou de la prservation despetites rivires et des cours deau, o il permet de crer des zones de courant artificielles (voirla Figure 8.5).

Figure 8.5 Enrochements mis en place dans un petit cours deau afin de stabiliser

le lit et de crer des zones de courant (source : Mott MacDonald)

8.1.3 Mthodologie de conception

8.1.3.1 Approche de conception

Le Chapitre 1 prsente une approche globale de la conception des ouvrages en enrochement ; leChapitre 2 aborde de faon plus dtaille la planification et le dimensionnement de ces ouvrages(voir la Section 2.2).

Comme tous les matriaux de construction, lenrochement utilis pour construire les ouvrages enrivire et en canal doit faire lobjet de spcifications, dessais et de contrles. Ses principales pro-prits et fonctions sont prsentes aux Sections 3.2 3.6. Louvrage doit tre dimensionn sui-vant une procdure de plus en plus dtaille. chaque tape, il est essentiel de tenir compte desaspects techniques et des informations prsentant un niveau de prcision adapt. Il sagit notam-ment des aspects suivants :

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facteurs environnementaux et sociaux (voir la Section 2.5) ;

actions hydrauliques (voir le Chapitre 4) ;

caractristiques du sol (voir la Section 4.4) ;

performance hydraulique (voir la Section 5.1) ;

rponse structurelle (voir la Section 5.2) ;

stabilit gotechnique (voir la Section 5.4) ;

affouillement (voir les Sections 5.2.2.3 et 5.2.2.9) ;

aspects lis la construction risquant dinfluencer la conception (voir le Chapitre 9) ;

aspects lis la maintenance risquant dinfluencer la conception (voir le Chapitre 10) ;

disponibilit et durabilit des matriaux (voir la Section 3.1).

La partie la plus importante du processus de dimensionnement consiste dfinir les fonctions desouvrages de gnie civil. Il est alors possible de comparer objectivement des solutions alternativesen sappuyant sur les considrations suivantes :

respect des exigences fonctionnelles (p. ex. stabilisation dune berge de rivire soumise une rosion) ;

respect dautres contraintes pour le dimensionnement (p. ex. permettre la croissance dun cer-tain type de vgtation) ;

respect dautres contraintes ou exigences (p. ex. utilisation optimale des matriaux locaux ouminimisation de la gne occasionne pour les loisirs).

Le dimensionnement des ouvrages en enrochement construits en rivire ou en canal ncessite deprendre en compte un certain nombre dlments qui forment louvrage dans son ensemble,notamment :

la carapace, expose aux forces rosives et aux agents daltration ;

les sous-couches, qui constituent un filtre ou une transition entre la carapace en enrochementet le sol naturel protger. Les sous-couches peuvent comprendre des couches denroche-ments calibrs ou de galets, avec ou sans gotextile entre le sous-sol et la couche filtre ;

les extrmits (p. ex. transition avec une zone non-protge) et les bords de louvrage en enro-chement (p. ex. le pied), qui sont parfois exposs des actions importantes - le plus souvent denature hydraulique - et vulnrables face au dommage li laffouillement ou lrosion parcontournement ;

les transitions entre deux types douvrage en enrochement, ou entre un ouvrage en enroche-ment et un autre type douvrage. Ces transitions sont soit longitudinales, c'est--dire paralllesau sens de lcoulement (transitions horizontales), soit transversales, c'est--dire perpendiculai-res au sens de lcoulement (le long du talus dune protection de berge, de la crte au pied).

Le dimensionnement global est prsent en plan (trac des ouvrages qui dfinit leurs dimensionset leur gomtrie densemble), de ses sections (illustrent la composition, lpaisseur et la gom-trie du talus des diffrents lments constitutifs de louvrage) et des dtails structurels (transi-tions et dtails localiss au niveau du pied ou de la crte). Cette section est suivie dune prsen-tation des recommandations de dimensionnement fournies dans ce chapitre.

8.1.3.2 Exigences fonctionnelles

En fonction de leur nature, les ouvrages en enrochement construits en rivire ou en canal et lesouvrages associs prsentent diffrentes fonctions premires, comme lexplique la Section 8.1.2.La Section 2.2.2.2 traite des exigences fonctionnelles. Voici dautres exemples dutilisation delenrochement en gnie civil appliqu aux rivires et aux canaux :


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protection gnrale du lit et des berges dun canal dirrigation en aval dun ouvrage de rgu-lation (p. ex. une vanne) ;

protection locale de berges qui srodent en direction dune dcharge ou dune zone o le solest pollu ;

amnagements fluviaux de grande envergure en amont et en aval dun pont, pour empchertoute rosion par contournement du pont ;

cration de zones naturelles dans un cours deau urbain trs rgul (p. ex. petits barragesmobiles et zones de courants) ;

protection locale dune berge au niveau dune jete utilise pour la traverse des ferries ;

revtement dun canal navigable fait de matriaux rodables ;

revtement servant empcher tout dbordement lors des crues.

8.1.3.3 Dimensionnement dtaill

Lors de la phase de dimensionnement dtaill, il faut disposer dun trac conceptuel des amna-gements fluviaux, ainsi que dune ou plusieurs coupe(s) prliminaire(s) ; voir la Section 8.2.6. Lesdimensionnements prliminaires sont dvelopps pour pouvoir laborer les plans et les spcifi-cations. Cela seffectue selon plusieurs tapes successives, bien que le concepteur puisse avoir revenir en arrire durant ce processus pour apporter des modifications ou effectuer des analysesplus pousses, etc. titre dexemple, le dimensionnement dun revtement (processus frquent)ncessite de suivre une procdure itrative de type :

dimensionnement gomtrique, comprenant ltendue du trac en plan (voir la Section 8.2.5),du talus et de la crte (voir la Section 8.2.6) ;

choix du systme de revtement (voir les Sections 8.2.2.2, 8.6.1 ou 8.6.2) ;

dimensionnement du pied, notamment en termes de protection anti-affouillement (voir laSection 8.2.7) ;

dtermination de la stabilit pour diffrents scnarios de dimensionnement, tels que lesactions hydrauliques induites par les crues ou par la navigation, ou dautres types d'actions telsque la pression de la glace (voir la Section 8.2.5) ;

dimensionnement de la carapace et des filtres pour rsister aux vagues et aux courants induitspar le vent et par la navigation (voir les Sections 8.2.7.5 et 8.3.5.1) ;

incorporation du revtement dans les ouvrages locaux, ou inversement.

Les sections du Chapitre 8 mentionnes ci-dessous proposent des renvois au Chapitre 5, consacr la performance hydraulique (voir la Section 5.1) et la rponse structurelle (voir la Section 5.2).

8.1.3.4 Aspects conomiques

Les aspects conomiques du projet peuvent tre valus en comparant les bnfices quil apporte(p. ex. louvrage permet dviter tout dommage une route dont le trajet suit celui de la rivire)aux cots induits par sa construction et sa maintenance (voir la Section 2.2.2.5). Dans le cas desouvrages en rivire, lchelle peut tre un facteur dterminant. Les ouvrages de protection desberges petite chelle construits sur un cours deau urbain peuvent tre trs conomiques,notamment si une longueur de revtement rduite au niveau dune courbe protge une chausseurbaine ou un rseau dassainissement de laffouillement li lrosion. Lorsquils sont construitssur de grosses rivires, les ouvrages de ce type sont gnralement coteux, car leur constructionncessite de grandes quantits de matriaux et des engins spciaux (p. ex. barges clapet et gruesflottantes).Toutefois, la construction peut se justifier si louvrage assure la protection dune infra-structure de grande envergure. Le pont de Jamuna, au Bangladesh, est un exemple de grand pontayant ncessit de lourds investissements dans des amnagements fluviaux, pour assurer la stabi-lit du cours de la rivire proximit du pont.

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Les facteurs suivants ont un impact direct sur la faisabilit dune solution technique donne, doncsur le cot de louvrage :

profondeur et largeur du chenal ;

hauteur de la berge ;

longueur et/ou profondeur de la protection du lit ;

vitesse dcoulement ;

vagues induites par le vent ou par la navigation.

En outre, le poids conomique dun projet de protection anti-rosion en enrochement unendroit donn dpend en premier lieu de la prsence ou de labsence, au niveau local, dunesource denrochement adapte (voir la Section 3.1). En effet, le transport de ce matriau est co-teux, et le poids conomique du projet nest pas le mme si la source de roche adapte est pro-che (p. ex. une distance de 5 km) ou loigne (p. ex. 500 km du site concern). Dans ce der-nier cas, il peut tre plus conomique dopter pour une solution alternative lenrochement libre,telle quun revtement en enrochements lis au bitume (voir la Section 8.6.1), en gabions (voir laSection 8.6.2) ou en blocs de bton.

8.1.3.5 Aspects environnementaux et sociaux

Les effets des ouvrages sur lenvironnement de la rivire et ses berges adjacentes doivent trevalus ds le dbut du processus de dimensionnement. Certaines caractristiques environne-mentales, telles que les hauteurs deau, les vitesses du courant et la morphologie de la rivire, sontsusceptibles dtre affectes (voir la Section 2.5). Il faut galement tenir compte des effets sur lavgtation, sur la faune et sur laspect visuel des rives.

Certains effets positifs peuvent tre escompts si lon opte pour un ouvrage en enrochement, plu-tt que pour dautres types douvrages. Les ouvrages en enrochement sintgrent plus facilementdans leur environnement que les structures en bton ou en acier. De plus, ils peuvent fournir unesurface naturelle propice la colonisation par les vgtaux et constituer un habitat adquat pourles poissons et autres espces aquatiques. La croissance des vgtaux peut tre rapide, car lacharge sdimentaire de la rivire ne tarde pas remplir les vides prsents dans lenrochement,offrant ainsi des conditions favorables la croissance de la vgtation aquatique.

Les facteurs sociaux jouent un rle central lorsque la rivire est trs utilise pour la navigation,les loisirs ou dautres activits (p. ex. la pche, mais aussi l'abreuvage ou le lavage du btail danscertains pays en dveloppement). Lutilisation de la rivire doit tre prise en compte ds les pre-miers stades de programmation et de conception, afin dvaluer les impacts ventuels et denvi-sager toutes les options possibles. Les droits de navigation sont parfois protgs par la loi, ce quincessite de consulter les autorits comptentes de faon approfondie, voire dentamer unedmarche judiciaire. Dans le cas des rivires qui constituent dimportantes rserves de pche, ilest possible que les permis de construire soient restreints certaines saisons prcises, ou que desrglementations imposent de prserver au maximum le lit de la rivire. Laccs la rivire desfins de construction peut parfois faire lobjet de ngociations pousses avec les diffrents propri-taires concerns. Ces ngociations doivent avoir lieu ds les premiers stades de la conception,lorsque lon dispose encore suffisamment de temps pour rsoudre les problmes ventuels.

Dans tous les cas, la consultation prcoce de lensemble des parties concernes est prcieuse, carelle permet dviter un certain nombre de difficults et de retards un stade plus avanc de laconstruction, o leur impact serait trs coteux. Une consultation prcoce accrot galement leschances didentifier et de tirer parti de toutes les opportunits damliorations sur le plan envi-ronnemental ou social.


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Une analyse multicritres (voir la Section 2.5) peut permettre au concepteur dvaluer et de clas-ser limportance de ces diffrents aspects. Cette analyse doit tre ralise lors de ltape initialede slection afin de comparer les variantes acceptables sur le plan social et environnemental. Ceprocessus peut permettre aux diffrentes parties intresses de se mettre daccord concernant lasolution la plus avantageuse.

8.1.3.6 Conditions de site

Il faut avoir une connaissance approfondie de la rivire ou du canal, et collecter toutes les donnesdisponibles. En outre, il faut parfois largir les donnes disponibles. La gomtrie de la rivire oudu canal est essentielle (plan et coupes). Il faut noter que les chenaux naturels ne sont souvent pasuniformes ; il est ncessaire de dresser un tableau complet des variations du niveau du lit et du pro-fil, du talus des berges, de la pente du lit et de la gomtrie en plan relatives au tronon dans lequelles travaux seront effectus. Il en va de mme pour la vitesse du courant. Les donnes-cls nces-saires au dimensionnement des ouvrages en rivire et en canal sont les suivantes :

donnes hydrauliques : notamment les dbits, avec les hauteurs deau et les vitesses de courantassocies (y compris, au besoin, les vitesses locales). Ces donnes doivent couvrir les cas dedbits forts et faibles (les donnes en prsence de faibles dbits doivent tre connues en vuede la construction et pour des raisons environnementales ; voir la Section 4.3) ;

morphologie de la rivire : notamment les observations et les donnes relatives aux phnom-nes drosion et de sdimentation (voir la Section 4.1) ;

donnes gotechniques : elles sont gnralement utiles lors des phases avances de la concep-tion, par exemple pour dterminer la stabilit des berges. Ce point peut tre important lors-que lon observe une large variation du niveau deau dans le chenal, surtout si la hauteur deaupeut varier rapidement, ou en prsence dun risque d'action sismique (voir la Section 4.4) ;

contraintes lies aux conditions du site, notamment concernant les zones daccs lors de laconstruction (voir le Chapitre 9) ;

dans le cas des rivires larges ou estuariennes, il faut galement tenir compte de laction de lahoule (voir la Section 4.2) ;

pour les rivires et les canaux qui constituent des voies de navigation principales, il peut treimportant de connatre le dtail des actions induites par la navigation (p. ex. le sillage, l'impactdes propulseurs), et den tenir compte (voir la Section 4.3.4) .

Certaines zones spcifiques ncessitent de connatre dautres caractristiques de lenvironnement(prise en compte de la prsence de glace ou de conditions climatiques agressives au moment dechoisir une solution ou des matriaux, etc.).

Le degr de prcision des analyses effectues sur site dpend des tapes de dimensionnement, etde la variation du paramtre ou de la caractristique tudi(e) ; pour plus dinformations sur lesaspects gotechniques, se reporter la Section 4.4. Ainsi, dans le cas spcifique de lanalyse de lagomtrie dune rivire, pour une longueur de 200 m et une largeur moyenne de chenal de 20 m,il est prfrable de disposer de huit coupes de ce chenal, espaces denviron 25 m. Il est possibledaugmenter cet espacement si lanalyse rvle que la coupe de la rivire est assez uniforme. Ilest en revanche conseill de rduire cet espacement si la rivire prsente une gomtrie com-plexe, caractrise par de fortes variations du talus des berges ou du niveau du lit, ou si le stadede ltude ncessite une prcision accrue.

8.1.3.7 Aspects lis aux matriaux

La disponibilit et la qualit des matriaux locaux doivent tre tudies un stade prcoce duprocessus, car elles ont une influence capitale sur le poids conomique des projets douvrages enenrochements en rivire et en canal (voir la Section 3.1). Lenrochement naturel est plus renta-ble comme matriau de construction lorsquil est disponible au niveau local, car les cots detransport sont alors relativement limits. Nanmoins, il est parfois ncessaire dacheminer lenro-

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chement jusquau site depuis plusieurs centaines de kilomtres. Ainsi, dans le cas douvrages flu-viaux de grande envergure construits en Asie (Tappin et al., 1998), aucune source de gros enro-chements ntait disponible localement ; or la construction damnagements fluviaux ncessite cetype de matriaux pour rsister aux fortes actions hydrauliques prsentes. Il a donc fallu trans-porter les enrochements sur de longues distances. De plus, les ouvrages construits sur des riviresde montagne ncessitent parfois des enrochements de bonne durabilit et de grandes dimensionspour rsister lcoulement induit par la fonte des neiges et au transport denrochements ou deblocs qui en rsulte. Cela constitue parfois un problme majeur, du fait des difficults, donc ducot, que prsente le transport depuis des carrires loignes.

Les spcifications applicables lenrochement, notamment en termes de granulomtrie/blocom-trie (voir la Section 3.4.3), doivent galement tenir compte du degr de difficult que prsententlobtention de la catgorie denrochement dsire et les essais de conformit (voir la Section3.10). La spcification retenue doit respecter les rglementations europennes. Toutefois, il estpossible dutiliser des enrochements non-standard, et lapproche simple est gnralement suffi-sante (voir la Section 3.4.3.9). Les concepteurs adoptent parfois des approches non-standard enmatire dindices de qualit de lenrochement, comme le montre la partie suprieure du Tableau8.1. Il est prfrable dopter pour lenrochement non-standard associ (dfini la Section 3.4.3.9),donn dans la partie infrieure du Tableau 8.1.

Tableau 8.1 Exemple denrochement spcifi par le matre d'uvre et denrochement non-standard

associ utiliser

Parmi les matriaux associs susceptibles dtre disponibles au niveau local figurent le sable etles galets, utilisables pour raliser les filtres et les sous-couches. Il est galement possible dopterpour des filtres gotextiles plutt que pour des filtres granulaires. Dans certains cas, une combi-naison denrochements et de vgtaux peut constituer une protection anti-rosion approprie,notamment sous forme de matelas de fascines (voir la Figure 8.6) ; ceux-ci peuvent tre constitusde roseau, de saule ou de bambou. De plus, les matelas de fascines peuvent servir de contrefortslors du placement des gotextiles. De nos jours, on utilise le plus souvent des gotextiles pour lafonction de filtration ; cependant lancienne mthode des matelas, consistant placer du bois localde fascinage entre deux couches de fascines, est encore applique dans certaines rgions pour desraisons conomiques (pays en dveloppement) ou cologiques (Pays-Bas, Japon). Les fascinesservent galement placer le gotextile sous leau et empcher les couches de gotextile dtrerabattues par les vagues et/ou les courants. Le gotextile, muni dau moins deux couches de fas-cines lensemble formant le matelas de gotextile est transport sur leau jusqu son futuremplacement puis coul sur le lit ou la berge sous le poids denrochements. Lutilisation de filtresgotextiles pour ce type dapplication ncessite un soin particulier. Les conditions de houle doi-vent tre modres pour viter que les matelas ne soient endommags lors de leur placement(voir la Section 9.7.1.2).

Catgorie spcifique au concepteur pour un enrochement de type A

% denrochements de masse infrieure

Variation blocomtrique acceptable (kg)

Limite infrieure Limite suprieure

100 230 400

50 110 170

15 35 110

Enrochement non-standard quivalent utiliser conformment lapproche europenne

Limites nominales 60 280

Limites extrmes 40 420

Figure 8.6 Construction dun matelas de fascines en vue du placement dun gotextile

(source : Hans van Duivendiik)

Les enrochements appareills (voir la Figure 8.7) sont placs la main sur une sous-couche degalets. La forme de ces blocs est angulaire et rgulire, plutt quarrondie ; ils sont placs indivi-duellement de faon former une couche simple, puis maintenus ensemble laide dpaufruresde roche. Ce systme assure une bonne rsistance lrosion, tout en tant suffisamment flexiblepour tolrer un lger tassement des fondations. Ltendue de la carapace denrochement le longdu talus (soit de la crte au pied) dpend de la profondeur du chenal et de son degr dexposi-tion (aux actions hydrauliques telles que les courants, la turbulence ou la houle). La sous-couchede galets prsente gnralement une paisseur de 0.15 0.25 m. La construction seffectue sec.

Cette technique de placement est bien plus rpandue dans les rgions o la main-duvre est bonmarch. Elle suppose de disposer denrochements de dimensions adaptes (lments plus oumoins cubodes, dune hauteur de 250 400 mm) ainsi que dune main-duvre bon march.Compte tenu de ces deux facteurs, les enrochements appareills peuvent constituer un moyenefficace dassurer la protection contre lrosion du lit et des berges dun canal proximit dou-vrages de rgulation et au niveau de courbes abruptes. Cette technique est rarement utilisecomme seul revtement des berges dun canal. Dans les cas o le seul enrochement disponible estde petite dimension (p. ex. les galets provenant du lit de la rivire), on peut envisager davoirrecours des gabions ou des matelas de gabions (voir la Section 8.6.2).

Figure 8.7 Revtement fait denrochements appareills

(source : Hans van Duivendiik)

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8.1.3.8 Aspects lis la construction

Lors des tapes initiales du processus de dimensionnement, il faut tenir compte de la faon dontlouvrage va tre construit, afin de ne pas perdre de temps mettre en uvre des solutions tropcomplexes ou trop coteuses. Il faut notamment sintresser aux risques lis la construction(voir la Section 9.5), ainsi quaux questions d'hygine et de scurit (voir la Section 2.6).

Parmi les facteurs-cls prendre en compte en vue de la construction douvrages en rivire figu-rent les variations saisonnires du dbit et de la hauteur deau. Le dbit des rivires est extrme-ment variable, mais caractris par une tendance saisonnire sous-jacente (dbits accrus en hiverdans les pays europens, dbits potentiellement levs au printemps dans les rgions montagneu-ses ou rgimes dcoulement domins par la moisson dans certains pays dAsie). En rgle gn-rale, la construction en rivire est moins difficile en priode de bas dbit et deau relativementpeu profonde. Il ne faut pas perdre de vue le risque dinondation rapide avec des vitesses dcou-lement et des hauteurs deau leves.

Lorsquil nest pas possible de prdire avec exactitude le dbit ni la hauteur deau, les travaux doi-vent tre planifis de faon ce quun changement rapide des conditions hydrauliques nendom-mage pas excessivement louvrage en construction. Dans la mesure du possible, les oprations cri-tiques reposant sur un placement prcis des enrochements ou sur lutilisation dengins fragilesdoivent tre effectues aux moments pour lesquels on dispose de prdictions fiables en termes deconditions fluviales. Cela peut tre incompatible avec dautres facteurs tels que les aspects envi-ronnementaux (p. ex. risque de pollution de leau en priode de bas dbit). Dans ce cas, il convientde rsoudre rapidement le conflit dans lintrt de toutes les parties.

En Europe, lhiver saccompagne parfois de difficults de construction, non seulement du fait durisque accru dinondation, mais aussi de ceux associs aux tempratures de gel et la prsence deglace dans la rivire.

Laccs au site revt une importance capitale lors du choix des mthodes de construction appro-pries, que les moyens de transport utiliss soient terrestres ou flottants. Il faut sintresser auxcharges maximales imposes sur les routes et les ponts, aux tirants deau utilisables par lesbateaux qui transportent les enrochements, aux sites adapts pour le chargement, le dcharge-ment et le stockage de tous les matriaux, ainsi quaux contraintes relatives lutilisation desvoies navigables (voir la Section 9.2).

8.1.3.9 Aspects lis lexploitation et la maintenance

Le dimensionnement doit tenir compte des futures exigences de gestion associes un ouvrageachev. Il faut que les options dexploitation soient ralistes, atteignables sur toute la dure de viedu projet et, dans la mesure du possible, abordes avec le matre d'ouvrage. Il faut envisager lesaspects suivants :

capacit du matre d'ouvrage effectuer la maintenance et les travaux de rparation (budgetet personnel disponibles) ;

risque daltration ou de durabilit mdiocre des lments structurels tels que lenrochement,les gotextiles (en cas dexposition aux rayons UV) ou lacier (en cas de corrosion) ;

vandalisme (p. ex. arrachage dlments du revtement), dont les consquences sont parfoisgraves ;

dbroussaillage si ncessaire pour faciliter le passage de la crue ;

quipements, instruments et personnel ncessaires au niveau local pour raliser linspection,la surveillance et les comptes rendus des dommages.


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En rgle gnrale, plus les dpenses dinfrastructure lies aux ouvrages de gnie fluvial sont le-ves, et plus les cots de maintenance sont rduits. Pour parvenir un quilibre satisfaisant entreles dpenses dinfrastructure et les cots de maintenance, il faut tudier les besoins de mainte-nance ventuels de chacune des options envisages au cours du dimensionnement. Les possibili-ts deffectuer les oprations de maintenance sont parfois trs restreintes, notamment sur uncanal de navigation fort trafic ou sur un canal dirrigation prenne. Dans ce cas, il peut tre judi-cieux de consentir des dpenses dinfrastructures supplmentaires afin de limiter les besoins demaintenance de louvrage (voir les Sections 2.3.3 et 10.2).

Pour laborer un plan dinspection et de maintenance adquat, il faut identifier les ventuelleszones de dgradation ou de rupture sur louvrage, notamment en dterminant les mcanismesassocis (voir la Section 2.3.1). Le Chapitre 10 aborde en dtail les aspects lis la maintenance.

8.2 AMNAGEMENTS FLUVIAUX

Le dimensionnement dun amnagement fluvial seffectue selon des tapes successives, commelillustre le logigramme prsent au dbut du Chapitre 8.

8.2.1 Phnomnes drosion

Les phnomnes drosion sont induits principalement par une vitesse dcoulement, une turbu-lence et une contrainte de cisaillement leves. La nature et lorigine du matriau constitutif desberges, mais aussi les processus qui influencent lrosion superficielle des rives sans protection,sont des aspects-cls prendre en compte lors du choix et du dimensionnement des amnage-ments fluviaux.

Dans certaines rgions du monde, les mares sont parfois responsables de variations importantesdu niveau de la mer et dinversions du sens du courant dans les rivires et les canaux. Les trononsde rivires qui subissent linfluence des mares peuvent stendre sur plusieurs dizaines de kilom-tres ; le dimensionnement des revtements en enrochement, des protections de pied et des protec-tions anti-affouillement doit alors se baser sur les points suivants (daprs Escarameia, 1998) :

les variations de la hauteur deau lors du cycle des mares signifient quil est gnralementncessaire de concevoir une protection pour la partie suprieure des berges avec le mme soinque pour la partie infrieure, en cas deffet des mares cet endroit. De plus, en labsence decouche filtre ou de gotextile adquat(e), les surpressions hydrostatiques peuvent saccumu-ler derrire un revtement de berge ;

du fait de linversion du sens du courant proximit des ouvrages hydrauliques, il faut veiller mettre en place une protection des berges et du lit non seulement en aval, mais aussi enamont de louvrage. Il faut donc apporter un soin particulier aux bords des protections ;

dans les rivires alluviales soumises des courants de mare, linstabilit des chenaux de jusantet de flot peut avoir un impact sur le dimensionnement de la protection du lit et du pied ;

les habitats naturels prsents dans les tronons soumis linfluence des mares diffrent deceux des autres bras de rivires, car le dpt de limon fin sur le haut des berges favorise lacolonisation par les mollusques et les micro-organismes. La conception des revtements doittre favorable ce phnomne.

Les rejets occasionnels (p. ex. lchers deau provenant des rservoirs ou rejets intermittents descentrales lectriques) ont un effet dstabilisateur li aux courants quils gnrent, et peuvent ga-lement tre lorigine dimportantes charges diffrentielles entre lavant et larrire dun revte-ment de berge. Ce phnomne est surtout observ lorsque la permabilit du sol de base prsenteun cart considrable avec celle du revtement.

8.2 Amnagements fluviaux

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Cette section donne un bref aperu des phnomnes drosion ; pour plus dinformations, le lec-teur peut se reporter Hemphill et Bramley (1989). Par souci de simplicit, les berges de riviresont gnralement classes comme suit :

berges cohsives forte teneur en argile. Cette catgorie comprend galement certaines tourbes;

berges non-cohsives prsentant une cohsion rduite ou nulle : elles ne contiennent quunefaible quantit dargile, et sont souvent constitues de sable ou de galets ;

berges composites prsentant une structure stratifie (p. ex. superposition dun sol non-coh-sif et dun sol cohsif).

Le cas des berges fond rocheux est particulier : elles ne souffrent pas de lrosion sur des duresde projet normales.

Les berges composites (voir la Figure 8.8) sont gnralement prsentes dans les rivires o sef-fectue un transport du matriau de lit. La section infrieure de la berge est constitue de sdi-ments compatibles avec le matriau de lit, et correspond un dpt fluviatile antrieur. La par-tie suprieure de la berge est constitue de sdiments qui ne sont pas prsents en quantit impor-tante sur le lit du chenal, et rsulte du dpt de sdiments fins sur la surface du haut-fond lors dela dcrue. On observe parfois des couches successives de matriau cohsif et non-cohsif ; la bergecomposite est alors appele berge stratifie. La vgtation permet de stabiliser le matriau et faci-lite une nouvelle sdimentation en augmentant la rugosit hydraulique locale.

Figure 8.8 Berges stratifies composites prsentant une rponse variable aux forces rosives

Les rivires lit sablonneux ou limoneux ont souvent des berges cohsives (p. ex. de la tourbe)qui peuvent tre intercales, notamment si leur cours traverse un ancien lac glaciaire ou desdpts marins.

La forme gnrale et les dimensions des chenaux lit alluvial sans protection changent constam-ment sous leffet des phnomnes drosion et de sdimentation. On observe souvent une insta-bilit permanente et un ajustement naturel de la rivire en faveur dun nouveau rgime dcou-lement. Cependant, il est possible de dfinir un tat moyen de la rivire, caractris par desvaleurs moyennes de dbit, Q (m3/s), et de hauteur deau, h (m). La construction damnagementsfluviaux peut influencer cet tat moyen, induisant une instabilit dautres endroits du lit et desberges (voir la Section 4.1).

Les principaux phnomnes lorigine de lrosion superficielle sont illustrs la Figure 8.9, o reprsente la contrainte de cisaillement exerce par le courant. Pour de plus amples informa-tions sur lrosion induite par les courants, premire cause de laffouillement et de lrosion desberges de rivires, le lecteur peut se reporter aux Sections 4.1 et 5.2.3.3.


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Figure 8.9 Reprsentation schmatique de lrosion superficielle observe dans la coupe dun chenal

8.2.2 Types damnagements fluviaux

La prsente section est consacre aux amnagements fluviaux construits sur les tronons mdianset infrieurs de rivires caractrises par des pentes douces (< 1V: 1000H), des vitesses du cou-rant gnralement comprises entre : 0.5 < U < 3.0 (m/s) et jamais suprieures U = 5 m/s, et dessols alluviaux prsentant des tailles de tamis, D (mm), entre 0.01 et 20 mm. Les ouvrages de gniefluvial construits sur des cours deau situs dans des montagnes escarpes et lit fait de mat-riaux grossiers dpassent la porte du prsent guide.

Les amnagements fluviaux sont conus pour contenir la rivire, par exemple, pour assurer lanavigabilit ou viter toute rosion excessive, ce qui limite la progression des changements natu-rels induits par lrosion et la sdimentation. Tous ces ouvrages remplissent leur fonction en pro-tgeant les matriaux rodables du lit et des berges face aux effets des vitesses du courant le-ves et de lcoulement turbulent.

Un revtement (voir la Section 8.2.2.1) constitue une forme directe de protection anti-rosionmise en place pour une berge. Les pis reprsentent une alternative indirecte, de mme que lespoints durs qui cartent lcoulement rosif de la berge (voir la Section 8.2.2.2).

8.2.2.1 Revtements

Les revtements (ou protections des berges) constituent la forme la plus courante damnage-ment fluvial (voir la Figure 8.10). Ils se composent dune couche de matriau rsistant lrosionqui recouvre le matriau rodable des berges, et parfois mme du lit de la rivire. On utilise pourcela diffrents matriaux : enduits, gotextiles, etc. ; ce guide se consacre principalement aux solu-tions utilisant des enrochements. Le choix du matriau le plus adapt doit seffectuer un stadeprcoce du projet. Les enrochements peuvent tre placs directement sur la berge ou le lit pro-tger. Nanmoins, on recommande souvent de les placer sur une sous-couche servant de transi-tion entre lenrochement moyen de la carapace et le matriau fin et rodable des fondations. Lasous-couche peut tre constitue de roche broye ou de galets qui empche(nt) toute rosion dusous-sol travers les vides de la protection. Il est possible dutiliser des gotextiles dans le sys-tme de filtration, en parallle ou la place du filtre granulaire (voir la Section 5.4.3.6). La sous-couche permet la fois de rduire le risque que le matriau des fondations ne soit emport dansla carapace, et le risque que celle-ci ne perfore le sous-sol.

Le lecteur trouvera des informations dtailles sur dautres types de revtements que ceux utilisantdes enrochements dans un certain nombre de rfrences majeures, telles que Hemphill et Bramley,Protection of river and canal banks (Protection des berges de rivires et de canaux, 1989) ouCranfield University, Waterway bank protection (Protection des berges de voies navigables, 1999).


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Figure 8.10 lments constitutifs dun revtement en enrochement classique

Le niveau du pied du revtement est calcul en fonction de laffouillement maximal anticipaprs achvement des travaux (voir la Section 8.2.6.1). Il peut tre ncessaire de mettre en placeune berme afin de faciliter la construction et la maintenance de louvrage (voir les Sections8.2.6.1 et 8.2.6.2). Un lment de soutnement du pied (p. ex. un mur de palplanches) peut ga-lement tre utilis ; la Section 8.2.7 prsente diffrents aspects structurels particuliers relatifs aupied des revtements.

8.2.2.2 pis et points durs

Les pis servent rduire la largeur dun bras de rivire en condition de faible dbit pour en am-liorer la navigabilit (voir la Figure 8.11). Les pis constituent galement une mthode indirectepermettant de limiter lrosion ; ils consistent dvier les vitesses dcoulement leves pour lesloigner des berges rodables. Ces structures fonctionnent de faon autonome, ou forment un sys-tme (voir la Figure 8.12). Les pis constituent une solution adapte en matire de prvention delrosion, mais ces ouvrages gnrent un affouillement au niveau de leurs musoirs. Ils doivent donctre conus pour rsister laffouillement, sinon ils risquent dtre rapidement emports. Les pisne doivent pas tre considrs comme une alternative bon march un revtement dispos le longdune berge, sil est effectivement ncessaire de mettre en place ce dernier type de systme.

Figure 8.11 Systme dpis sur la Loire (source : Service Maritime et de Navigation de Nantes)


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Figure 8.12 Exemple de vue en plan dun systme dpis conu pour rguler

et stabiliser lrosion de lextrieur de la courbe

Les pis sont souvent construits partir dun mur de terre protg par des enrochements recou-vrant les surfaces exposes. Le musoir de lpi (extrmit qui se projette dans la rivire) doit treconstitu denrochements plus gros car cest souvent cet endroit que les actions hydrauliquessont les plus fortes. Il faut prter une attention spcifique aux phnomnes daffouillement obser-vs au niveau de lextrmit des pis. Ceux-ci peuvent galement tre faits de gabions ou de mate-las de gabions (voir la Section 8.6.2), ce qui peut reprsenter un mode de construction conomi-que ds lors que les tailles denrochements requises sont disponibles dans le lit de la rivire.

Les points durs sont des pis miniatures (voir la Figure 8.13) qui permettent de dvier lcoule-ment et de lloigner de la berge protger. Les points durs tant plus courts que les pis, ils sontgalement espacs dune distance rduite. Il ne faut pas les confondre avec les pis : les pointsdurs sont des revtements localiss qui font saillie dans la rivire. Ils limitent un degr accepta-ble lrosion observe au niveau local, mais aussi entre eux. Les pis, en revanche, sont longs parrapport la largeur de la rivire ; ils sont souvent exposs de fortes actions hydrauliques en sec-tion courante, mais surtout au niveau de leur musoir. ce titre, les pis sont des ouvrages de gniefluvial majeurs.

Les points durs constituent parfois une solution bon march face un problme drosion desberges ; ils assurent toutefois une protection limite et peuvent ncessiter un surcrot de mainte-nance. Les points durs ne sont pas adapts en prsence de fortes actions hydrauliques.

Figure 8.13 Points durs en construction (source : Witteveen + Bos)


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Il faut galement mentionner les digues surbaisses et les pis immergs. Les digues surbaissessont des ouvrages bas dont le rle est de dtourner lcoulement dune ligne de berge soumise lrosion. Ces ouvrages sont constitus denrochement ou dautres matriaux rsistants lrosion ;leur crte se situe sous le niveau deau de rfrence. Les digues surbaisses sont parfois dtachesde la berge. Leau peut franchir ou contourner louvrage, et le principal courant est dtourn de laberge protger. Ces ouvrages empchent lapparition de vitesses rosives leves proximitdune ligne de berge sans protection, diversifient les hauteurs deau (eau peu profonde au pied dela digue et plus profonde dans le chenal) et protgent la flore naturelle des berges.

8.2.2.3 Digues longitudinales

Les digues longitudinales servent prvenir lrosion des berges au niveau des ponts, des pon-tons et des autres ouvrages btis sur de grosses rivires. Il sagit douvrages en terre de grandeenvergure qui prsentent, en plan, une forme de croissant, et sont protgs par des revtements(voir la Section 8.2.2.1). Les digues longitudinales sont conues pour sassurer que la rivire sui-vra son cours proximit du pont ou de louvrage en question, afin dviter tout risque drosionpar contournement.

Lorsque les digues longitudinales ont pour fonction de rguler un chenal de navigation (commeles pis), elles peuvent tre franchies. En revanche, lorsquelles servent empcher lrosion parcontournement, le franchissement ne doit pas tre permis.

8.2.2.4 Ouvrages destins faciliter la navigation

Les ouvrages construits en rivire pour en amliorer la navigabilit visent maintenir une pro-fondeur et une largeur de chenal suffisantes. De plus, la voie navigable doit prsenter des vites-ses de courant et une hauteur deau acceptables pour assurer la scurit de la navigation tout aulong de lanne. Disposer dune profondeur et dune largeur adquates est capital en priode defaible dbit, tandis que les vitesses du courant sont un problme associ aux dbits forts.

Pour ce type de fonction, on peut avoir recours un pi ou une digue longitudinale. En limitantla largeur du bras de rivire en priode de faibles dbits, ces ouvrages assurent, pendant unegrande partie de lanne, le maintien de la profondeur deau requise. En priode de crue, ils ris-quent toutefois de rduire la largeur du chenal, entranant ainsi une monte des eaux et forantla rivire sortir de son lit. Cest la raison pour laquelle les pis et les digues longitudinales sontsouvent submersibles en crue. Il est donc recommand dutiliser des balises et autres instrumentsde ce type pour assurer la scurit de la navigation en priode de crue.

8.2.2.5 Protections contre les crues

La protection contre les crues est un problme associ aux hauteurs deau leves et, selon les cir-constances, aux vitesses dcoulement leves. Le dimensionnement des ouvrages de protectioncontre les crues se base gnralement sur la hauteur deau plutt que sur les aspects lis lro-sion. Comme pour tous les ouvrages en rivire, le concepteur doit, naturellement, tenir compte dela ncessit que louvrage rsiste aux forces rosives ; il ne sagit toutefois pas du rle premier desouvrages de protection contre les crues. Londe de crue qui descend la rivire a besoin despacepour stendre, ce qui entrane une lvation de la hauteur deau, donc linondation des terrainsadjacents. Il est alors ncessaire de mettre en uvre diffrentes mesures de protection contre lescrues, en utilisant ventuellement de lenrochement comme matriau de base. Ainsi, il est possi-ble de construire des digues de protection contre les crues ou des talus le long du bras de rivire,et notamment dans la plaine inondable. Il faut parfois appliquer un revtement sur la face de cesstructures expose laction de leau afin dviter tout dommage, ainsi quune protection de piedspcifique. La Figure 8.14 prsente la protection de pied dune digue de prvention des crues enphase de rhabilitation. Le revtement et la protection de pied ne sont pas ncessaires si lesouvrages sont situs loin de la rivire, lorsque les vitesses du courant qui atteignent les protec-tions sont faibles.


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Figure 8.14 Digue de protection contre les crues construite le long de la Loire

(ici en phase de rhabilitation) vue de la protection anti-affouillement

(source : TPPL-France)

De plus, il peut tre ncessaire de construire des rservoirs de rtention des crues, munis l encoredun revtement du ct expos londe de crue. Cela vaut notamment pour les rservoirs expo-ss aux vagues souleves par le vent.

8.2.2.6 Choix de la solution approprie

Le choix de la solution la plus adapte en matire damnagement fluvial est une tche complexe,qui dpend de nombreux facteurs, prsents au Chapitre 2. Ds les premires tapes de laconception, il est utile de prparer des bauches relatives un certain nombre de variantes, puisde comparer ces bauches en termes de cots directs, de durabilit, de maintenance, dimpactenvironnemental, etc. Les concepteurs savent que si lune des options envisages semble large-ment plus conomique que les autres, elle noffre peut-tre pas le mme degr de stabilit, ce quincessitera une maintenance frquente.

Le revtement, ou protection de berge, est la forme la plus courante damnagement fluvial ; cesouvrages doivent tre considrs comme loption par dfaut. Il se peut toutefois que les recom-mandations qui suivent aident le concepteur dterminer quelle est la solution la plus adapte.

Revtements

Les revtements sont adapts dans de nombreuses situations o la berge doit tre protge sansmodification de sa position, c'est--dire o il nest pas ncessaire deffectuer de gros travaux dereprofilage de la ligne de berge. Naturellement, toute construction dun revtement ncessite deredresser le profil de la berge afin que louvrage soit construit selon des lignes et des niveauxappropris. Toutefois, sil est ncessaire deffectuer un ralignement important de la berge, ilconvient denvisager les options suivantes :

si la construction dun revtement continu sur la ligne de berge existante est trop coteuse, ilest possible dopter pour des points durs ;

sil est ncessaire de restaurer la berge avant de mettre en place la protection, notamment envue de regagner du terrain perdu, la principale solution est la pose dun revtement ;

cependant, si cette restauration est trop coteuse, mais ncessaire pour raligner la berge (p.ex. afin de faciliter la navigation), la solution alternative consiste construire des pis.


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pis et points durs

Les pis constituent une solution adapte dans le cas des rivires navigables ; ils servent alors dlimiter le chenal de navigation. Ils sont construits sur des rivires larges et peu profondes, plu-tt que sur des chenaux troits et profonds. De mme, ils sont plus frquents sur les rivires pente raide et lit de galets que sur les chenaux o leau scoule lentement. Bien conus, les pisfacilitent le dpt de sdiments entre eux, donc le remblayage dune ligne de berge rode. Lespis peuvent tre inadapts dans le cas de rivires caractrises par dimportantes variations dela hauteur deau (passage dun faible dbit un dbit de crue).

Les points durs peuvent tre construits sur des berges relativement raides, o lon tolre une cer-taine rosion entre ces ouvrages. Il faut cependant valuer soigneusement la solution alternativeconsistant utiliser des points durs plutt que des revtements ; ces deux options prsentent eneffet chacune un inconvnient, savoir le cot (revtements) et la difficult de construction(points durs).

Digues longitudinales

Relativement rares en Europe, les digues longitudinales sont souvent construites sur les grandsfleuves dAsie (p. ex. en Inde, au Pakistan et au Bangladesh). Elles permettent de contenir larivire au niveau dun ouvrage important ou dune avance de lurbanisation ; elles sont gnra-lement conues proximit dun grand pont routier ou ferroviaire lorsque le chenal de la rivirea tendance se dplacer. Dans ce cas, la construction d'une digue longitudinale est une interven-tion massive, qui ncessite souvent un important travail dingnierie et de lourds investissementsde surveillance et de maintenance. Lampleur des cots induits est justifie par le fait que cesouvrages permettent dviter un risque de dommage une infrastructure ou une implantationurbaine majeure.

8.2.3 Collecte des donnes

Le dimensionnement des amnagements fluviaux repose sur une collecte des donnes ncessai-res concernant la rivire et le site de projet. Il faut prter une attention particulire aux variationssaisonnires qui devront, le cas chant, faire lobjet de deux tudes : lune ralise en priode defaible dbit, et lautre en priode de dbit fort. Cette approche permet de dfinir prcisment lesbesoins et dlaborer les solutions avec un degr de fiabilit lev.

En rgle gnrale, le dimensionnement des amnagements fluviaux ncessite dtudier les para-mtres numrs ci-dessous. Le degr de prcision dpend de lchelle du projet et varie au fil duprocessus de dimensionnement :

donnes relatives la hauteur deau ou niveau (voir la Section 4.1) et donnes relatives lcoulement ou dbit (voir la Section 4.3.2) ; elles se prsentent souvent sous la forme devaleurs maximales pour une probabilit de crue donne. Les hydrogrammes, qui reprsententles vitesses de hausse et de baisse du dbit et de la hauteur deau, facilitent galement la pla-nification des travaux damnagements fluviaux. Il est galement conseill de connatre lavitesse de dcrue pour valuer la stabilit des berges ;

estimations des vitesses dcoulement maximales dans le bras de rivire, bases soit sur desmesures directes, soit sur des calculs (voir la Section 4.3.2.4) ;

principales dimensions (voir la Section 4.1) de ltendue du chenal concerne (trac en plan,coupes, pente du lit et inclinaison de la surface de leau, notamment). La section tudie doitstendre en amont et en aval du site de projet ;

composition des matriaux constitutifs du lit et des berges (type de sol, granulomtrie, pr-sence ventuelle de couches rodables dans les berges, notamment) ;

tous types dinformations utiles reposant sur danciennes cartes, des clichs ariens, des tmoi-gnages concernant un dplacement du chenal, une migration des mandres, les modles de dptet drosion, une dviation de chenal, une drivation ou un raccourcissement des courbes, etc. ;


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tous types dinformations concernant le transport solide de la rivire (taille des particules,volumes, variations saisonnires ventuelles, etc.) ; voir la Section 4.1.1.2 ;

tous types dinformations concernant lutilisation du bras de rivire prendre en compte dansle dimensionnement, la construction et la maintenance de louvrage (p. ex. la navigation, lesloisirs, la pche, la faune, une source deau) ; voir les Sections 2.2.2 et 2.6 ;

dtails concernant une influence des mares ou une exposition la houle ventuelle dans lestronons infrieurs (voir la Section 4.2.3) ;

dans le cas des chenaux de navigation, caractristiques des bateaux susceptibles dinduire uneaction des vagues sur louvrage.

8.2.4 Dtermination des actions

8.2.4.1 Actions hydrauliques

Les actions hydrauliques qui sexercent sur les amnagements fluviaux sont principalement :

les hauteurs deau et leurs variations au fil du temps, notamment dans les estuaires (voir laSection 4.2.2) ;

les contraintes de cisaillement dues lcoulement de leau, notamment la turbulence (voirla Section 4.3.2.5) et aux courants gnrs par la navigation (voir la Section 4.3.4) ;

les vagues souleves par le vent (voir la Section 4.2.4) et les vagues induites par la navigation(voir la Section 4.3.4).

Pour dterminer les charges de dimensionnement, il faut galement tudier les caractristiquestemporelles des vagues dues au vent en fonction des hauteurs deau et des courants, laide de pro-babilits combines, et choisir une priode de retour approprie pour les variables stochastiques(p. ex. vitesse et sens du vent, hauteurs deau, longueurs du fetch et vitesses de courant associes).

Pour dimensionner un amnagement fluvial, le concepteur doit valuer les risques afin de dter-miner le niveau de dimensionnement adapt. La pratique courante consiste adopter unepriode de retour de 100 ans pour les dbits de crue lorsque lon dtermine les hauteurs deau etles vitesses du courant ; cette mthode nest toutefois pas applicable toutes les situations. Ainsi,il est possible dopter pour des priodes de retour plus courtes pour le dimensionnement desouvrages de moindre envergure, ou lorsque les consquences dune rupture ventuelle sont limi-tes (voir la Section 2.3.3.2).

Lorsque lon utilise des probabilits combines, il faut veiller, dans le cas de charges combines, ne pas additionner les charges de dimensionnement correspondant des phnomnes indpen-dants les uns des autres. Par exemple, une vitesse du vent prsentant une priode de retour de 100ans et la hauteur de houle associe ne concident pas toujours avec une hauteur deau prsentantune priode de retour de 100 ans et une vitesse de courant associe. En dautres termes, addition-ner les actions provenant du vent et de la houle de priode de retour de 100 ans conduira certai-nement un surdimensionnement car la probabilit relle de ces 2 vnements simultans estbeaucoup plus faible.

8.2.4.2 Autres types dactions

Outres les forces hydrauliques, le concepteur doit sintresser aux charges suivantes :

diffrentes actions exerces sur louvrage ncessitant des oprations de maintenance et leurinfluence sur le dimensionnement (voir la Section 8.2.10) ;

forces sexerant sur louvrage lors de la construction (voir la Section 8.2.9) ;

actions gotechniques (voir la Section 5.4).


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La Section 8.2.6.1 propose des recommandations spcifiques en matire de dimensionnement dela section.

8.2.5 Trac en plan

8.2.5.1 Aspects gnraux

Le trac des amnagements fluviaux et leurs proprits fonctionnelles dpendent des caractris-tiques de la rivire concerne. Il faut donc tenir compte des spcificits de chaque situation ; laprsente section constitue un aide-mmoire pour les points importants.

Les consquences des amnagements doivent tre values en rapport avec le rgime de larivire. Plus lintervention est lourde, plus son impact sur les paramtres hydrauliques de larivire sera important.

Parmi les rponses hydrauliques possibles, citons notamment :

un accroissement des vitesses du courant proximit de louvrage ;

une intensification de laffouillement local ;

des effets de remous ;

en aval, un dpt de matriaux mis en suspension par le phnomne daffouillement ;

des variations du niveau du lit ;

et une dviation des courants vers les sections non protges de la rivire.

Lors du dimensionnement ou de lvaluation comparative des diffrentes solutions, il convientdtudier de faon approfondie chaque consquence possible et les risques associs. Dans certainscas, cette tude dtaille peut dboucher sur un ensemble de types douvrages correspondant la rponse locale optimale, comme lillustre la Figure 8.15.

Figure 8.15 Exemple densemble douvrages potentiels sur une rivire en tresse

(source : Royal Haskoning)


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8.2.5.2 Protections des berges

Lapproche la plus courante consiste construire la protection sur la berge existante. Cependantil est parfois ncessaire de modifier la gomtrie de la berge. Celle-ci est alors raligne avant demettre en place la protection. On peut galement avoir recours des points durs ou des pis,qui permettent dloigner des berges lcoulement rosif.

Revtements

Lorsque lon dcide de construire un revtement pour protger une ligne de berge existante, lim-pact de louvrage sur la morphologie de la rivire est parfois relativement limit. En effet, lesrevtements figent la ligne de berge lendroit quelle occupe avant la construction. Toutefois, ledimensionnement du revtement doit prvoir la mise en place dune protection de pied appro-prie pour viter tout affouillement par rosion. Cette protection de pied doit tre adapte lanature du lit et ses variations locales (p. ex. prsence ponctuelle dun affleurement dans un litprincipalement constitu de terre). De mme, la protection du pied nest pas forcment uniformele long du revtement : sa longueur de pied, sa profondeur et sa granulomtrie peuvent varierparalllement aux conditions hydrauliques observes.

Il est parfois conseill de placer le revtement une certaine distance du bord de leau, anticipantainsi lrosion future de la berge. Cette approche est mise en uvre dans les cas o la vitessedrosion ne peut tre prdite et lorsque lon admet un certain degr drosion. Le concepteur nedoit toutefois pas voir dans cette mthode un moyen de raliser des conomies. En effet, lorsquelrosion atteindra le revtement, celui-ci sera facilement rod si le dimensionnement ne prvoitaucun pied ni aucun tapis plongeant (voir la Section 8.2.6.3).

Si la ligne de berge doit tre restaure avant de mettre en place la protection (p. ex. rcuprationde terrain suite une rosion majeure), les proprits du matriau de remplissage doivent treproches de celles du matriau naturel de la berge, afin que les caractristiques de drainage soientrelativement constantes.

Points durs

La Figure 8.16 illustre une application classique des points durs aux tats-Unis, o ils sont asso-cis de la vgtation.

Figure 8.16

Exemple dapplication

dun point dur associ

de la vgtation

(tats-Unis)


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la Figure 8.16, on voit que la vgtation permet de stabiliser les enrochements dverss en rdui-sant le dbit qui franchit les points durs en priode de crue. Ce type douvrage ncessite parfoisune maintenance frquente ; il est donc adapt dans les rgions o la main-d'uvre est abondante.

Les points durs sont galement mis en place proximit des ouvrages de grande envergureconstruits pour protger les berges des fleuves en tresse (p. ex. Brahmaputra ou Meghna infrieurau Bangladesh). En labsence de protection, le chenal peut se dplacer de 500 m par an. Lespoints durs permettent dviter que ce phnomne ne se produise dans les rivires en tresse ; ilssont espacs de faon rgulire la limite de lextension des diffrents chenaux (c'est--dire lelong des berges permanentes de la rivire, entre lesquelles les diffrents chenaux se dplacent). ces endroits, la ligne de berge dans lespace entre deux points durs adjacents peut reculer, sansrisque, denviron 100 m.

La longueur et lespacement des points durs peuvent tre dtermins suivant la mme mthodeque pour les pis (voir la Section 8.2.5.3).

Lespacement est donn :

dans une rivire mandres, par lespace maximal acceptable entre deux points durs dans lescirconstances donnes. La technique utilise pour dterminer la longueur et lespacement despis peut tre applique aux points durs (voir la Section 8.2.5.3) ;

dans une rivire en tresse, par lespace maximal entre deux points durs acceptable dans les cir-constances donnes, et par la longueur dveloppe maximale du bras de rivire en mouvement.

8.2.5.3 pis

Les pis sont construits dans des rivires relativement peu profondes afin de maintenir, pour unlarge panel de dbits (faibles dbits, notamment), un chenal troit et profond. Ces ouvrages sontrelativement longs par rapport leur espacement et la largeur totale de la rivire pleins bords.

Les pis ont parfois plusieurs fonctions :

stabiliser le bras de rivire pour maintenir le chenal faible hauteur deau dans une positionfavorable ;

resserrer le chenal faible hauteur deau pour augmenter sa profondeur ;

protger les berges en loignant lcoulement principal. Les vitesses du courant prs des ber-ges sont gnralement rduites moins de 50 % de leur valeur initiale.

Selon la nature de la rivire et la (ou les) fonction(s) des ouvrages, il est ncessaire de construirequelques pis seulement, ou tout un systme. Bien situs, quelques ouvrages de ce type suffisent(voir la Figure 8.17). Dans dautres cas, il faut construire un systme dpis sur les berges ext-rieures des courbes du tronon (voir la Figure 8.11). Enfin, la navigation ncessite parfois unrtrcissement total du chenal (voir la Figure 8.18), auquel cas on construit une srie dpis surles deux berges des mandres de la rivire.

Figure 8.17

Exemple dpis individuels

construits pour rectifier un

trac de chenal complexe


1018 CETMEF

Les paragraphes ci-dessous prsentent des rgles simples, applicables une srie dpis construitsdans une rivire mandres. Elles permettent au concepteur de dterminer les valeurs adqua-tes despacement, Ssp (m), et de longueur, Lsp (m), des pis, selon les dfinitions donnes laFigure 8.18. Lcoulement principal se concentre au milieu du chenal tandis que la turbulence estobserve entre les pis, ce qui contribue diminuer lagressivit de lcoulement et accrotre lasdimentation le long de la berge.

Espacement

Llargissement de lespacement des pis se traduit par une augmentation de la force des cou-rants gnrs entre les pis, ce qui accrot le risque drosion de la berge expose. Les tourbillonsentre les pis successifs doivent tre forts et stables, ce qui limite lespacement. La stabilit duntourbillon est rgie par le ratio adimensionnel, esp (-), dfini comme le rapport de la perte decharge dans la rivire entre deux pis, U2 Ssp/(C2 h) (m), la charge hydrodynamique de la rivire,U2/(2g) (m) (voir lquation 8.1), o U est la vitesse moyenne sur la profondeur (m/s), Ssp estlespace entre les pis (m), C est le coefficient de Chzy (m1/2/s) (voir la Section 4.3.2.3) et h estla hauteur deau moyenne de la section transversale de la rivire (m).

La valeur de esp ne doit jamais dpasser 1. Daprs des tudes ralises sur des modles physiques(Delft Hydraulics, 1973), le rapport de perte de charge doit toujours tre infrieur esp = 0.6.Dans la pratique, il est recommand dopter pour une valeur de esp encore plus basse (Jansen etal., 1979, 1994). La distance qui spare deux pis est gnralement dtermine partir de lqua-tion 8.2 (stabilit du tourbillon) et de lquation 8.3 (exigence relative la navigation) :

o B = largeur de la rivire aprs rtrcissement (m).

Lorsque la valeur du rapport Ssp/B (-) augmente, on observe des valeurs suprieures dacclra-tion et de dclration du courant, ce qui risque de gner la navigation. Cela affecte galement laconstruction et la maintenance, puisque les distances importantes entre les pis augmentent laf-fouillement exerc sur eux, bien que cela rduise le nombre douvrages construire. Ainsi, bienque llargissement de lespacement limite le nombre dpis construire, le cot de chaqueouvrage peut augmenter car il faut renforcer la protection anti-affouillement des musoirs.

Figure 8.18 Exemple de systme dpis dont la longueur et lespacement sont dfinis en fonction de la

largeur de la rivire

(8.3)

(8.2)

(8.1)


1019CETMEF

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Longueur

Les valeurs suggres pour le ratio Ssp/Lsp varient de 1 6 pour les pis construits dans des rivi-res mandres et servant stabiliser ou rtrcir le chenal (Jansen et al., 1979, 1994). Les pisconstruits dans les rivires en tresse ont pour fonction de maintenir lcoulement rosif une cer-taine distance de la berge ou dune cule de pont. Nanmoins, il apparat que les pis ne consti-tuent pas la solution optimale dans ce cas. La dviation rapide et le cours imprvisible des che-naux dune rivire en tresse signifient que laffouillement se dveloppera non seulement devantle musoir de lpi, mais aussi parfois le long de la jonction avec la berge, ce qui accrot le risquede dommage, donc les cots de construction et de maintenance des pis. LUSACE (1981) four-nit davantage de dtails ce sujet.

8.2.5.4 Digues longitudinales

Dans une rivire mandres, le choix entre les pis et les digues longitudinales dpend du degrde ralignement ncessaire du chenal. Sil est ncessaire de rduire la courbure dun mandreabrupt, une digue longitudinale peut savrer plus adapte et plus conomique quune srie dpistrs longs (voir la Figure 8.11).

Il nen va pas de mme pour u

conception des ouvrages en rivière

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