Érosion torrentielle et génie civil
LES BARRAGES PERMÉABLES DE SÉDIMENTATION C . VAN EFFENTERRE
PRÉSENTATION Les barrages perméables de sédimentation font partie des travaux destinés, non à diminuer l'érosion torrentielle . mais uniquement à protéger les personnes et les biens de ses conséquences paroxysmales, en assurant une régularisation du « débit solide ,,, au moyen d'une retenue maintenue vide en temps normal et permettant un « laminage >, des crues solides lors des phénomènes exceptionnels. L ' ouvrage se situe généralement. soit dans la gorge du torrent . à proximité du débouché sur le cône de déjection, soit en haut du cône de déjection, à l'aval des derniers barrages de correction active s'il y en a et en tête du canal d'évacuation . Il ne constitue donc en général que l'un des éléments du projet de restauration du bassin-versant . Dans la plupart des torrents . une correction « en escalier >, du torrent dans les sections en affouillement, des drainages et des reboisements sont exécutés au préalable ou simultanément. On constate que l'importance et le nombre des barrages de sédimentation est en forte progression dans des pays comme l'Autriche . l'Italie ou la Suisse. Ainsi, pour certains bassins-versants qui sont en limite des possibilités ou des nécessités d'intervention, il arrive que l'on se contente de construire un barrage de sédimentation à l'aval . Cependant cette formule demeure exceptionnelle.
Principes de fonctionnement Différents types ont été mis au point : barrage de sédimentation « plein >>, à grosses barbacanes, à pertuis . à fente et à grille métallique adaptable . Le principe est toujours le même : laisser passer les eaux claires et éventuellement les petites crues (plus ou moins importantes selon le type de barrage choisi) . et stocker dans la retenue le volume solide transporté lors de grosses crues dangereuses . Ces matériaux se déposent derrière le barrage dont les ouvertures se colmatent plus ou moins selon leur taille et celle des blocs et des bois transportés. 87 R .F.F. XXXIV - 5-1982
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Le curage peut se faire automatiquement par l'action érosive des eaux claires du torrent après la crue solide . soit artificiellement à l'aide d'engins (pelles . bulldozer . camions) . selon le type de barrage choisi, en fonction de l'activité du torrent et de la présence ou de l'absence d'arbres et de gros blocs dans l'atterrissement.
Restauration de la capacité de stockage Les grosses crues des torrents alpins engendrent généralement des sapements de berges s'accompagnant de chablis, donc de transport de débris ligneux importants par les eaux . Poussés par les laves torrentielles ou flottés par l'onde de crue . les bois provoquent le colmatage rapide des ouvertures des ouvrages de sédimentation . Il est donc le plus souvent nécessaire d'intervenir mécaniquement, après les grosses crues, pour dégager ces ouvertures . Cette opération de décoinçage des arbres et des gros blocs permet alors la reprise de l'érosion dans l'atterrissement. d'autant plus facilement que les dépôts ont moins de cohésion. Mais le dégagement des matériaux d'atterrissement peut aussi être réalisé artificiellement . par l'exportation par camion des dépôts bruts . ou par l'exploitation en gravière de la retenue. De plus . en ce qui concerne le barrage-grille . il est possible de régler l'écartement des barres de façon à arrêter tout ou partie des matériaux charriés lors des crues moyennes . Ce réglage d'un niveau moyen des dépôts permet ainsi éventuellement un approvisionnement plus régulier de la gravière . Néanmoins, il faut alors s'assurer d'une capacité suffisante de stockage en réserve au-dessus de l'atterrissement pour parer en toute circonstance aux grosses crues . Ces précautions indispensables nécessitent un contrat entre l'entreprise de la gravière et les services de contrôle. Selon la qualité des matériaux transportés (calcaires dolomitiques en plaquette . moraines glaciaires . . .) . l'entreprise concessionnaire paye ou est payée pour dégager la retenue. Dans le cas général où il n'y a pas de concession d'enlèvement, les matériaux transitent librement. sans dépôts . en temps normal . Le seul travail demandé est le dégagement des ouvertures après la grosse crue, permettant à l'érosion régressive de reprendre les matériaux et d'alimenter le réseau hydrographique à l'aval. Dans tous les cas, un suivi attentif et un entretien des ouvrages est indispensable pour leur conserver leur efficacité d'ouvrage de protection passive.
UNE MODE OU UNE VÉRITABLE ÉVOLUTION ?
On fait toujours remonter historiquement la lutte contre les torrents au milieu du siècle dernier. Mais, outre le fait que les ingénieurs qui ont élaboré les principes de correction torrentielle et les méthodes de restauration des terrains en montagne . ont en fait théorisé et systématisé des expériences locales, il faut préciser que les montagnards luttaient depuis longtemps contre ces phénomènes naturels . mais surtout d'une manière passive, c'est-à-dire par des digues de protection et des canalisations d'évacuation . ouvrages réalisés à la main et à la brouette, en pierre maçonnée ou en terre, et condamnés rapidement à l'engravement, et par suite à la submersion. Il fallait alors dégager les ouvrages des matériaux qui les encombraient . et l'impossibilité de transporter facilement les matériaux imposait de les déposer sur les bords des torrents . Cela explique la situation de certains torrents qui, coulant sur leur déjection, ont leurs cours surélevés par rapport aux terres avoisinantes . 88
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Barrage à barbacanes grillagées, avec canal de fuite, dans la région de Luchon . Réalisation du Service R .T .M . Toulouse.
En haut, à droite : Barrage à curviligne à fente avec poutre sous cuvette (largeur de la fente = 4 m). Réalisation autrichienne (Innsbruck).
Barrage à grille amovible .
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A la fin du XIX e siècle, l'état inquiétant des bassins-versants ne laissant présager qu'un accroissement de la fréquence et du volume des crues torrentielles, la R .T .M . . par la correction << active des torrents, répondait à la nécessité d'alléger ce travail incessant de dégagement des cônes et des lits torrentiels . tâche comparable au remplissage du « tonneau des Danaïdes Un siècle de R .T .M . a passé . Et maintenant, on reparle de nouveau de défense passive . Pourquoi ? Un certain nombre de raisons liées au comportement physique du milieu naturel, à l'évolution des techniques, aux aspects financiers . et aux attitudes humaines actuelles, permettent d'expliquer cette orientation.
Évolution du milieu montagnard (voir croquis) Il faut d ' abord constater que les grands programmes de correction torrentielle lancés au début du siècle ont été, sauf exceptions . soit achevés . soit menés à un terme généralement satisfaisant. Il reste à réaliser un ou deux barrages généralement délicats techniquement car situés dans les zones les plus difficiles . mais le plus souvent ce sont des réfections ou des reconstructions d'ouvrages qui sont nécessaires. L'expérience d'un siècle de correction active a permis de mettre en évidence, dans la plupart des cas . l'efficacité de cette action . mais aussi ses limites, limites dans les possibilités de réalisation des ouvrages . limites aussi dans la qualité des résultats ou dans l'universalité de la méthode . Ainsi . certains bassins-versants en glissement actif et généralisé s'opposent-ils à la réalisation dans les lits des torrents de barrages . rapidement mis en péril . ou d'un réseau de drains sur les versants, immédiatement bouleversé. De même . en ce qui concerne les torrents dits « à clappes » . c'est-à-dire dont le bassin-versant est en grande partie formé d'un escarpement rocheux dont les éboulis actifs sont une source intarissable de matériaux, la correction par stabilisation du lit a . certes . diminué la force des écoulements solides et la capacité du torrent à s'approvisionner dans ces éboulis . mais elle n'a pas tari la source même des matériaux. A contrario . certains bassins des Alpes-du-Nord ou des Pyrénées couverts de forêts . soit naturellement, soit à la suite d'une correction complète et parfaitement réussie . ont montré que des événements météorologiques de fréquence rare (décennale à cinquantenale) . sans remettre en cause la totalité du versant ou l'ensemble de la correction, pouvaient occasionner des coulées boueuses violemment dangereuses . dont l'origine est ponctuelle mais la localisation souvent imprévisible . et dont la cicatrice disparaît complètement quelques années après. Le caractère diffus du risque s'explique d'ailleurs souvent par des causes anthropiques . En effet. si par le passé les problèmes venaient presque toujours des zones surpâturées, c'est actuellement toute la montagne qui peut être l'origine des catastrophes à cause d'un mauvais entretien des zones jusqu ' à présent soignées par l'Homme : forêts à l'abandon, vieillissantes. causes de chablis et de ruisseaux encombrés, zones agricoles délaissées, donc avec des circulations d'eau anarchiques et dégradées . etc. L'absence d'une main-d ' oeuvre motivée pour cet entretien de l'espace et le caractère généralisé de cet abandon empêchent ainsi souvent une correction localisée.
LE COMPORTEMENT DU MILIEU MONTAGNARD ET LA DÉFENSE PASSIVE 90
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Culot d'avalanches Apport de matériaux et barrage naturel
Ruisseaux encombrés et berges non élaguées
u Embâcles * Drains bouchés Canaux d'irrigation dégradés
Glissements
Gorge du torrent avec effondrement dans les gypses
Curage de la rivière évacuation des matériaux
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Évolution des techniques Si le béton armé a amené une véritable révolution dans les techniques de R .T .M . vers les années 1950 . le bulldozer et les pelles mécaniques ont bouleversé l'échelle des coûts relatifs au terrassement. La réalisation d'une digue en tout-venant, pour peu que les matériaux soient présents sur place, ce qui est souvent le cas sur un cône de déjection, revient entre 10 et 15 F le m 3 . Dans des sites propices, on arrive ainsi à un coût unitaire de 30 à 50 F pour 1 m 3 de capacité de retenue. Ainsi . cette année, une retenue de 10 000 m 3 a été réalisée dans un site très adapté à NotreDame-des-Millières pour 260 000 F hors taxes ; de même, à Saint-Chaffrey, dans un site moins facile, une grande plage de dépôt d'environ 20 000 m 3 a été aménagée pour moins de 1 MF hors taxes . Ces coûts assez faibles s'expliquent d'autre part par la facilité relative de ces chantiers : d'abord du point de vue géographique, car ils sont situés près des zones d'habitation, donc bénéficiant d'un accès rapide et facile . et localisés au lieu d'être étalés le long du cours du torrent ; du point de vue temps . ensuite car, situés dans la vallée, ils peuvent être lancés en hiver ou au début du printemps, à une époque où, dans les départements de montagne, les entreprises de travaux publics, surtout axées sur les chantiers en stations, vivent une période assez creuse. II faut ajouter ici que cette modernisation des techniques a aussi eu comme conséquence la diminution du coût des dégagements après les crues . Même si, en cas de crue, les engins sont réquisitionnés en urgence et donc au prix fort . et si on compte des heures d'astreinte, on arrive à des prix de dégagement de moins de 10 F au m 3 . II faut alors comparer la nuisance d'une crue à celle qu'aurait induite le même événement un siècle plus tôt.
La gestion des sédiments
L'intérêt supplémentaire de cette technique de protection est qu'elle peut rentrer dans un processus de contrôle et d'exploitation des sédiments dans le réseau hydrographique. On constate en effet une augmentation constante de la demande en granulats pour la construction et les travaux publics, or les sources possibles de matériaux sont réduites, en particulier à cause du souci de protection de l'environnement et de la prise en compte des nuisances dues à l'extraction de granulats dans les lits mineurs des rivières. En ce qui concerne la montagne, ce fait commence à apparaître dans les régions très urbanisées (comme la vallée de l'Inn en Autriche, la vallée de l'Arc et de l'Isère en France). Un congrès à Propriano (Corse) en 1981, organisé par le ministère de l'Environnement et le Bureau de Recherches géologiques et minières (B .R .G .M .) a permis de confronter sur ce sujet les différents partenaires s'occupant du transport des sédiments le long du réseau hydrographique (montagne, fleuve, mer) . La nécessité d'interdire l'extraction des granulats dans les lits mineurs des rivières est apparue à tous . Alors, à côté des carrières en roches massives et dans les lits majeurs, l'existence de plages de retenue sur les torrents peut être une réponse supplémentaire dans le cas des vallées de montagne. De telles installations se rencontrent déjà en France, comme par exemple dans le Grésivaudan sur le Manival, où une entreprise exploite un excellent granulat de calcaire apporté par ce torrent. La concession est conditionnée par le respect du niveau de base de la retenue et par la nécessité d'intervenir absolument après chaque crue . 92
Érosion torrentielle et génie civil CONCLUSION Résultats logiques de toute une évolution économique et sociale, les barrages perméables de sédimentation, dont l'efficacité paraît confirmée par plusieurs années d'expérience, doivent être considérés comme des outils pour une gestion des sédiments en montagne : en permettant d'éviter leur déferlement trop brutal et d'assurer leur transit régulier, ils peuvent en faciliter la répartition et l'extraction. Un bon entretien des ouvrages, joint à un suivi apportant une meilleure connaissance des phénomènes à combattre (laves et charriage torrentiels), permettent alors d'intégrer ces barrages dans un processus de gestion des sédiments coordonné et cohérent.
C . VAN EFFENTERRE Ingénieur du G .R .E .F. Division „ Protection contre les Érosions CENTRE NATIONAL DU MACHINISME AGRICOLE DU GÉNIE RURAL. DES EAUX ET DES FORÊTS C .E .M .A .G .R .E .F. - GRENOBLE B .P . 114 38402 SAINT-MARTIN-D'HÉRES
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