Aménagement Berges

Am A m én énag agem emen entt s d e co c o u r s d ’ eau Mesures de protection des rives

Eléments linéaires Murs de protection • Mu Murr de soutènement aval • Mu Murr-po poid idss • Mu Murr pli pliéé • Mu Murr en en bloc blocss • Pa Paro roii mou moulé léee

Eléments décomposés Epis • Ep Epis is en bl bloc ocss • Ep Epis is en en bét béton on Pans de rochers artificiels

Enrochements Empierrements

Blocs résiduels artificiels

Blocs résiduels artificiels Laboratoire de constructions hydrauliques

ÉC O L E PO L YT E C HN I QU E FÉDÉRA LE DE LA U SANN E

Am A m én énag agem emen entt s d e co c o u r s d ’ eau Enrochements Enrocheme nts Enrochements Enrochemen tspour pourdes des rivières rivièresde demontagne montagne

Laboratoire de constructions hydrauliques


Am A m én énag agem emen entt s d e co c o u r s d ’ eau Enrochements Enrocheme nts Enrochements Enrochemen tspour pourdes des rivières rivièresde demontagne montagne



Am A m én énag agem emen entt s d e co c o u r s d ’ eau



Am A m én énag agem emen entt s d e co c o u r s d ’ eau



Aménagements de cours d’eau Théorie Théoriedu ducharriage charriage--début débutdu dumouvement mouvement 1

Sous-couche du lit

h cr J

θcr

: :

dmUS : s :

Hauteur d'eau hcr pour laquelle le pavage du lit est détruit.

2

mouvement se produit :

= θ cr (s -1) d

Pavage du lit

2

(charriage permanent) Hauteur d'eau hcr pour laquelle le début du

(0.4% < J < 2%)

a) avec dmDS = d90 US

1

mUS

J

pente de frottement. contrainte de cisaillement critique adimensionnelle θcr > 0.047 charriage bien développé. θcr = 0.03 - 0.047 pas de charriage régulier. θcr < 0.03 aucun mouvement. diamètre moyen des grains de la sous-couche. densité spécifique s = ρs/ ρ.

hcr =

θcr (s−1) J

d 90US

b) selon Günter

= θcr (s −1)d

h cr

mDS

J

⎛ ⎞0.67 ⎜ d mDS ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ d mUS ⎟ ⎝ ⎠

(granulométrie du pavage connue)



Aménagements de cours d’eau Le Ledébut débutdu ducharriage charriage

Contrainte de cisaillement adimensionnelle

Diagramme de Shields

(par définition)

g s h<
1 d

h J s 1 d

θ θ = θ cr

h : hauteur d’eau J : pente de frottement d : diamètre des grains s : ρ s ρ = 2 .6 ÷ 2 .7

Diamètre adimensionel

d*

d 50

s

g

1/ 3

2



Aménagements de cours d’eau Stabilisation Stabilisationdes desberges berges--Dimensionnement Dimensionnementdes desenrochements enrochements

Contraintes de cisaillement maximales sur les berges

Rmax

hmax 1

0.77 g hmax J

α m

Filtre ou géotextile

Contraintes de cisaillement adimensionnelles

θ=

τRmax

ρ g (s -1) d B

= 0.77 h max

(s -1) d B

Blocs comme refuge à poissons

J

Blocs de pierres enterrées selon la profondeur d’affouillement attendue

hmax : hauteur d'eau maximale sur les berges J : pente de frottement s : s = ρs/ρ = 2.65 dB : diamètre des blocs



Aménagements de cours d’eau Dimensionnement Dimensionnementdes desenrochements enrochementsselon selonStevens Stevensetetalal Procédure de dimensionnement

1

2

3

η = θ = 16.17 hmax θcr (s −1)d B

ξ=η

S

=

J

Sm ; S = tanϕ m tanα cosα ⎛

Sm ⎜⎜⎜ 2 ⎜⎜

⎝

2

⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠

ξ + 4 −ξ

Hmax : hauteur d'eau maximale sur les berges J : pente de frottement s : densité spécifique s = ρs/ ρ. θ : contrainte de cisaillement adimensionnelle θcr : contrainte de cisaillement adimensionnelle critique θcr = 0.047 en général (formule 1) θcr = 0.1 pour des rivières de montagnes avec des gros blocs dans le lit (formule 1 : 16.17 −−> 7.7 ) η ,ξ : facteurs de dimensionnement selon Stevens et al α : angle du talus avec l'horizontale (tan α = 1:m) ϕ : angle d'un talus d'enrochements stable sans écoulement: blocs < 1t −−> ϕ = 40 − 45°. blocs > 1t −−> ϕ = 45 − 60°. S : coefficient de sécurité (Smin = 1.0 / 1.3 selon conditions) Sm : coefficient de sécurité sans écoulement



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avecune uneseule seulecouche couche HHQ

HQ10 - HQ20

P o d b l i o c s d u r é d u i t

Géotextil Tapis des blocs/ Protection contre l'affouillement Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochements-- Aspects Aspectsconstructifs constructifs Pied du talus de l'enrochement

Lit

Remblai surface trop lisse

blocs posés défavorablement


blocs posés favorablement


Aménagements de cours d’eau



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochement en en deux deux couches couches

HHQ

HQ10 - HQ50 p o i d d u s r b l é o c d u i t

géotextil blocs du pied couplés avec des câbles en acier tapis des blocs / protection contre l'affouillement Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochement avec avecrisberme risberme

HHQ

p o i d s d u b r éd l o c u i t

risberme chemin de rive HQ10 - HQ50 groupe de blocs

géotextil tapis des blocs / protection contre l'affouillement



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochement en en deux deux couches couches



Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochements––Protection Protection contre contrel'affouillement l'affouillement Affouillements en courbe:

SS

hhm m

SS

hhm m



Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochements––Protection Protection contre contrel'affouillement l'affouillement Estimation des affouillements à l'extérieur des tronçons-courbes ⎛ R ⎞ S = hm ⋅ ⎜ i ⎟ ⎝ R m ⎠

k

et sin β = k ⋅

hm R i

avec S hm R i R m sin β

: : : : :

profondeur de l'érosion mesurée à partir de la surface de l'eau profondeur d'eau moyenne rayon local rayon moyen pente transversale locale du lit

L'exposant k selon l'approche de Kikkawa (1976) vaut: avec θ : facteur de Shields (contrainte de cisaillement adimensionnelle)

θ =

c

k = (2.575 ⋅ c − 4.078) θ

hm ⋅ J

(s − 1) ⋅ d m

= Vm / V* , V* = g ⋅ hm ⋅ J (vitesse de cisaillement) Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochements––Protection Protection contre contrel'affouillement l'affouillement Estimation des affouillements causés par l'écoulement méandrant Profil rectangulaire: S

= hm +

Profil trapézoïdal:

= hm +

avec S hm B d m n

: : : : :

S

B 6 ( b / d m )0.15

B − 2n (S − hm )

⎡ B − 2n (S − hm ) ⎤ 6⎢ ⎥ d m ⎣ ⎦

0.15

profondeur de l'érosion mesurée à partir de la surface de l'eau profondeur d'eau moyenne largeur du lit diamètre moyen de la granulométrie du lit pente de talus de la rive (1 : n) Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Mesures de protection des rives

Eléments linéaires Murs de protection • Mur de soutènement aval • Mur-poids • Mur plié • Mur en blocs • Paroi moulée

Eléments décomposés Epis • Epis en blocs • Epis en béton Pans de rochers artificiels





Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talus ààpente pentevariable variableet et pied piedondulé ondulé

talus à pente ondulée

talus à pente régulière Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau 2 configurations modélisées Enrochement Enrochementavec avectalus talus ààpente pentevariable variableet et pied piedondulé onduléen encourbe courbe Configuration avec talus à pente ondulée

L = 1 0 0 0 m m

0 0 0 .2 .1 . 3 3 9 0 L L L

λ = L = 1000 mm



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talus ààpente pentevariable variableet et pied piedondulé ondulé en encourbe courbe Erosion à la pointe de l'ondulation

Erosion dans l'anse



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talus ààpente pentevariable variableet et pied piedondulé onduléen encourbe courbe Érosion globale

Érosion locale



Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talusààpente pentevariable variableet et pied piedondulé ondulé Grande Grandevariabilité variabilitéde del’écoulement l’écoulementle lelong longdu dupied pieddu dutalus talus Zone d’eau calme (intérieur)

Ressaut noyé

Zone de charriage

Pied de l’enrochement

°

60

°

50 Zone d’eau calme (extérieure) Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talusààpente pentevariable variableet et pied piedondulé ondulé Erosion Erosionet etécoulement écoulementlocal local Zone d’eau calme (intérieur)

Ressaut noyé

Zone de charriage

°

60

°

50 Zone d’eau calme (extérieure) Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochement Enrochementavec avectalus talus ààpente pentevariable variableet et pied piedondulé ondulé Enrochement é pr ésente les Enrochement avec avec talus talus àà pente pente variable variable et et pied pied ondul ondulé présente les avantages avantages suivants suivants :: •• Impression éom étrique et Impression que que la la protection protection de de rives rives ggéométrique et monotone monotone est ée par ’ aspect naturel est remplac remplacée par une une rive rive àà ll’aspect naturel •• La é de ée par La rugosit rugosité de la la rive rive est est augment augmentée par le le talus talus àà pente pente variable variable et et le é ce éduit le ’ affouillement au le pied pied ondul ondulé ce qui qui r réduit le danger danger de de ll’affouillement au pied pied de de ll’enrochement ’ enrochement •• Les Les petites petites baies baies entre entre les les ondulations ondulations produisent produisent une une morphologie ée du morphologie vari variée du lit lit proche proche de de la la rive rive (bancs (bancs de de sable sable et et fosses ’érosion locales) fosses dd’érosion locales) et et servent servent de de refuges refuges aux aux poissons poissons lors lors des des crues crues.. Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochementspour pourles lesrivières rivièresen enplaine plaine Dimensionnement avec démarche de Stevens et al. avec θ cr = 0.05

et ϕ < 45o (angle de repose du talus)

Epaisseur minimale des enrochements en remblai

L'épaisseur minimale de l'enrochement en remblai dépend de la granulométrie choisie:

•

- granulométrie avec les grains de diamètre presque uniforme d min = 0.9 d m, d max = 1.1 d m : épaisseur minimale s = 1 à 3 d m - granulométrie étendue avec d min = 0.6 d m, d max = 1.6 d m : épaisseur minimale s = 1.5 d m (resp. s > d max )

Le pied de l'enrochement doit être fondé à une profondeur suffisante pour résister aux affouillements attendus. Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Enrochements Enrochementspour pourles les rivières rivièresen enplaine plaine










Aménagements de cours d’eau Empierrement Empierrementavec avec mortier mortierou oubéton béton

Wassen-Göschenen, Reuss
















Aménagements de cours d’eau Murs Mursde deprotection protection Mur Murde desoutènement soutènement en en"L" "L" Problématique du dimensionnement Gurtnellen  Stabilité (renversement)

• •

poids propre forme du pied

 Sécurité contre l'affouillement

• •

profondeur de la fondation rugosité de surface

 Résistance contre l'abrasion Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Murs Mursde deprotection protection–– Macro-rugosité Macro-rugositéverticale verticale pour pouraugmenter augmenterla la sécurité sécuritécontre contreles les affouillements affouillements

Espacement des rainures: 10 à 15 x épaisseur des rainures Choix de l’épaisseur: e

≥

d90 Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagements de cours d’eau Murs Mursde de protection protection––Macro-rugosité Macro-rugosité verticale verticalepour pouraugmenter augmenterla lasécurité sécurité contre contreles lesaffouillements affouillements


















Aménagements de cours d’eau Murs Mursde deprotection protection––Augmentation Augmentationde dela lasécurité sécuritécontre contrele le renversement renversementpar pardes descorps corpsde destabilisation stabilisation

Corps de stabilisation Corps de stabilisation

Mur de protection Mur de protection

Saas Almagell, Vispa

Canalisation Canalisation

Elément de rugosi té Elément de rugosi té Arrêt au pied de la fondati on Arrêt au pied de la fondati on



Aménagements de cours d’eau Murs Mursde deprotection protection Mur-poids Mur-poids

Revêtement Revêtement avec avecblocs blocs

Etapes Etapesde debétonnage bétonnage



Aménagements de cours d’eau Murs Mursde deprotection protection Combinaison: Combinaison:mur murde desoutènement soutènement en en"L" "L" ––mur-poids mur-poids



Aménagements de cours d’eau 0

Proposition Propositiond'un d'un nouveau nouveautype typede demur mur de deprotection: protection: mur murplié plié

1

2

1

2

Dalle de pied resp. de couverture

1

5m

Mur plié avec revêtement en pierres taillées

Dalle de Dalle de couverture couverture

Mur plié Mur plié revêtement revêtement en pierres en pierres

Coupe 2-2 Coupe 2-2

Dalle de pied Dalle de pied

0

0

1

1

5m 5m

Coupe 1-1 Coupe 1-1



Aménagements de cours d’eau Comparaison Comparaisond'un d'unmur murde desoutènement soutènementen en"L" "L"avec avecun unmur murplié plié Dalle de Dalle de couverture couverture

Mur plié Mur plié revêtement revêtement en pierres en pierres

0 1 0 1

5m 5m

max. Kolktiefe Affouillement maximal

5m

0 1 A

Coupe 2-2 Coupe 2-2

Dalle de pied Dalle de pied

Coupe 1-1 Coupe 1-1

Mur plié

Mur de soutènement en "L"

Epaisseur: 0.6 m Sécurité au renversement: 1.50 Volume du béton par m' de longueur: 80% (90% sans dalle de couverture)

Epaisseur: 0.6 à 1.40 m Sécurité au renversement: 1.50 Volume du béton par m' de longueur: 12.72 m3/m (100%) Laboratoire de constructions hydrauliques


Aménagement Berges

Recommend Documents