Ingénierie fluviale

Cours d’eau canalisé (Sechler Run) à Danville, en Pennsylvanie

Réduire la longueur du canal en substituant des coupes droites à un cours sinueux est le seul moyen de la chute effective peut être augmentée. Cela implique une certaine perte de capacité dans l’ensemble du canal, et dans le cas d’une grande rivière à débit important, il est très difficile de maintenir une coupe droite en raison de la tendance du courant à éroder les berges et à former à nouveau un canal sinueux. Même si la coupe est préservée en protégeant les berges, elle est susceptible de provoquer des changements de bancs et d’élever le niveau d’inondation dans le canal juste en dessous de sa terminaison. Néanmoins, là où la chute disponible est exceptionnellement faible, comme dans les terres récupérées à l’origine de la mer, comme les Fenlands anglais, et où, par conséquent, le drainage est en grande partie artificiel, des canaux droits ont été formés pour les rivières. En raison de la valeur perçue de la protection de ces terres fertiles et basses contre les inondations, des canaux rectilignes supplémentaires ont également été prévus pour l’évacuation des précipitations, appelés drains dans les fagnes. Même une modification importante du cours d’une rivière combinée à un élargissement de son canal ne produit souvent qu’une réduction limitée des dommages causés par les inondations. Par conséquent, ces travaux d’inondation ne sont proportionnels aux dépenses engagées que lorsque des actifs importants (comme une ville) sont menacés. De plus, même en cas de succès, de tels travaux d’inondation peuvent simplement déplacer le problème plus en aval et menacer une autre ville. Les travaux d’inondation récents en Europe ont inclus la restauration des plaines inondables naturelles et des cours sinueux, de sorte que les eaux de crue sont retenues et relâchées plus lentement.

L’élimination des obstructions, naturelles ou artificielles (par exemple, troncs d’arbres, rochers et accumulations de gravier) d’un lit de rivière fournit un moyen simple et efficace d’augmenter la capacité de décharge de son canal. De tels prélèvements réduiront par conséquent la hauteur des crues en amont. Tout obstacle à l’écoulement, proportionnellement à son étendue, élève le niveau de la rivière au-dessus de celle-ci de manière à produire la chute artificielle supplémentaire nécessaire pour acheminer l’écoulement à travers le canal restreint, réduisant ainsi la chute totale disponible.

L’intervention humaine modifie parfois par inadvertance le cours ou les caractéristiques d’une rivière, par exemple en introduisant des obstructions telles que des déchets miniers, des vannes pour les moulins, des pièges à poissons, des piles trop larges pour les ponts et des déversoirs solides. En empêchant l’écoulement, ces mesures peuvent élever le niveau de crue en amont. Les règlements de gestion des cours d’eau peuvent inclure des interdictions strictes en matière de pollution, des exigences pour l’élargissement des écluses et l’élévation obligatoire de leurs barrières pour le passage des crues, l’enlèvement des pièges à poissons, qui sont fréquemment bloqués par des feuilles et des déchets flottants, la réduction du nombre et de la largeur des piles du pont lors de la reconstruction, et la substitution de déversoirs mobiles par des déversoirs solides.

En installant des jauges dans une rivière assez grande et ses affluents en des points appropriés, et en tenant des registres continus pendant un certain temps des hauteurs d’eau aux différentes stations, on peut déterminer la montée des crues dans les différents affluents, les périodes qu’elles prennent pour descendre à des stations définies sur la rivière principale, et l’influence qu’elles exercent individuellement sur la hauteur des crues à ces endroits. À l’aide de ces enregistrements, et en observant les heures et les hauteurs de la montée maximale d’une crue particulière aux stations des différents affluents, l’heure d’arrivée et la hauteur du sommet de la crue à n’importe quelle station de la rivière principale peuvent être prédites avec une précision remarquable deux jours ou plus à l’avance. En communiquant ces détails sur une crue élevée aux endroits du cours inférieur de la rivière, les gardiens de déversoirs sont autorisés à ouvrir complètement les déversoirs mobiles à l’avance pour permettre le passage de l’inondation, et les habitants riverains reçoivent un avertissement en temps opportun de l’inondation imminente.

Lorsque des parties d’une ville riveraine sont situées en dessous du niveau maximal d’inondation, ou lorsqu’il est important de protéger les terres adjacentes à une rivière des inondations, le trop-plein de la rivière doit être dévié dans un barrage d’inondation ou confiné dans des remblais continus des deux côtés. En plaçant ces remblais un peu en retrait de la marge du lit de la rivière, un large canal d’inondation est prévu pour la décharge de la rivière dès qu’elle déborde de ses rives, tout en laissant le canal naturel inchangé pour le flux ordinaire. Des remblais bas peuvent suffire lorsque seules des crues estivales exceptionnelles doivent être exclues des prairies. Parfois, les remblais sont surélevés suffisamment pour retenir les inondations pendant la plupart des années, tandis que des dispositions sont prises pour échapper aux rares inondations exceptionnellement élevées à des endroits spéciaux des remblais, où l’affouillement du courant d’émission est protégé contre, et l’inondation des terres voisines est moins nuisible. De cette manière, le coût accru des remblais surélevés au-dessus du niveau d’inondation le plus élevé, d’occurrence rare, est évité, de même que le danger de brèches dans les berges dues à une crue inhabituellement élevée et à un débit rapide, avec leurs effets désastreux.

Effetsmodifier

Une objection la plus sérieuse à la formation de remblais continus et élevés le long des rivières amenant des quantités considérables de détritus, en particulier près d’un endroit où leur chute a été brusquement réduite en descendant des pentes des montagnes sur les plaines alluviales, est le danger que leur lit soit surélevé par dépôt, entraînant une élévation du niveau des crues et nécessitant une élévation des remblais si l’on veut éviter les inondations. Des coupes longitudinales du Pô, réalisées en 1874 et 1901, montrent que son lit a été matériellement surélevé au cours de cette période depuis la confluence du Tessin jusqu’en dessous de Caranella, malgré le dégagement des sédiments effectué par la ruée à travers les brèches. Par conséquent, l’achèvement des remblais, ainsi que leur élévation, ne feraient qu’aggraver à terme les blessures des inondations qu’ils ont été conçus pour prévenir, car l’évacuation des inondations de la rivière surélevée doit se produire tôt ou tard.

Au Royaume-Uni, les problèmes d’inondation des propriétés domestiques au tournant du 21e siècle ont été attribués à des contrôles de planification inadéquats qui ont permis le développement des plaines inondables. Cela expose les propriétés de la plaine inondable aux inondations, et la substitution du béton aux couches naturelles accélère le ruissellement de l’eau, ce qui augmente le risque d’inondation en aval. Dans le Midwest des États-Unis et le Sud des États-Unis, le terme pour cette mesure est la canalisation. Une grande partie a été faite sous les auspices ou la direction générale du Corps des ingénieurs de l’Armée des États-Unis. L’une des zones les plus fortement canalisées aux États-Unis est l’ouest du Tennessee, où tous les principaux cours d’eau, à une exception près (la rivière Hatchie), ont été partiellement ou complètement canalisés.

Avantagesmodifier

La canalisation d’un flux peut être entreprise pour plusieurs raisons. L’une consiste à rendre un cours d’eau plus adapté à la navigation ou à la navigation par des navires plus grands avec des courants d’air profonds. Une autre consiste à restreindre l’eau à une certaine zone des terres du fond naturel d’un cours d’eau afin que la majeure partie de ces terres puissent être mises à la disposition de l’agriculture. Une troisième raison est la maîtrise des inondations, avec l’idée de donner à un cours d’eau un canal suffisamment grand et profond pour que les inondations au-delà de ces limites soient minimes ou inexistantes, du moins de manière routinière. L’une des principales raisons est de réduire l’érosion naturelle; lorsqu’une voie navigable naturelle se courbe d’avant en arrière, elle dépose généralement du sable et du gravier à l’intérieur des coins où l’eau s’écoule lentement et coupe le sable, le gravier, le sous-sol et la précieuse terre arable des coins extérieurs où elle s’écoule rapidement en raison d’un changement de direction. Contrairement au sable et au gravier, la terre arable érodée ne se dépose pas à l’intérieur du coin suivant de la rivière. Il se lave simplement.

Désavantagesedit

La canalisation a plusieurs effets prévisibles et négatifs. L’un d’eux est la perte de zones humides. Les zones humides sont un excellent habitat pour de nombreuses formes d’animaux sauvages et servent en outre de « filtre » à une grande partie de l’eau douce de surface du monde. Une autre est le fait que les flux canalisés sont presque invariablement redressés. Par exemple, la canalisation de la rivière Kissimmee en Floride a été citée comme une cause contribuant à la perte de zones humides. Ce redressement provoque un écoulement plus rapide des cours d’eau, ce qui peut, dans certains cas, augmenter considérablement l’érosion des sols. Cela peut également augmenter les inondations en aval de la zone canalisée, car de plus grands volumes d’eau voyageant plus rapidement que la normale peuvent atteindre les points d’étranglement sur une période plus courte qu’ils ne le feraient autrement, avec un effet net de contrôle des inondations dans une zone au détriment des inondations considérablement aggravées dans une autre. De plus, des études ont montré que la canalisation des cours d’eau entraîne un déclin des populations de poissons de rivière.:3-1ff

Une étude de 1971 sur la rivière Chariton dans le nord du Missouri, aux États-Unis, a révélé que la section canalisée de la rivière ne contenait que 13 espèces de poissons, alors que le segment naturel du cours d’eau abritait 21 espèces de poissons. La biomasse de poissons pouvant être capturés dans les segments dragués de la rivière était de 80% inférieure à celle des parties naturelles du même cours d’eau. On pense que cette perte de diversité et d’abondance des poissons est attribuable à la réduction de l’habitat, à l’élimination des riffs et des mares, à une plus grande fluctuation du niveau des cours d’eau et de la température de l’eau et au déplacement des substrats. Le taux de récupération d’un cours d’eau une fois dragué est extrêmement lent, de nombreux cours d’eau ne présentant aucun rétablissement significatif 30 à 40 ans après la date de canalisation.

Politique moderne aux États-UnisModifier

Pour les raisons citées ci-dessus, la canalisation des flux a été considérablement réduite ces dernières années aux États-Unis., et dans certains cas même partiellement inversé. En 1990, le gouvernement des États-Unis a publié une politique « no net loss of wetlands », selon laquelle un projet de canalisation des cours d’eau dans un endroit doit être compensé par la création de nouvelles zones humides dans un autre, un processus appelé « atténuation ». »

La principale agence impliquée dans l’application de cette politique est le même Corps d’ingénieurs de l’Armée, qui a été pendant de nombreuses années le principal promoteur de la canalisation à grande échelle. Souvent, dans les cas où la canalisation est autorisée, des rochers peuvent être installés dans le lit du nouveau canal de sorte que la vitesse de l’eau soit ralentie, et les canaux peuvent également être délibérément incurvés. En 1990, le Congrès américain a donné au Corps d’armée un mandat spécifique pour inclure la protection de l’environnement dans sa mission et, en 1996, il a autorisé le Corps à entreprendre des projets de restauration. Le Clean Water Act des États-Unis réglemente certains aspects de la canalisation en exigeant des entités non fédérales (c’est-à-dire des gouvernements d’État et locaux, des parties privées) qu’elles obtiennent des permis pour les opérations de dragage et de remplissage. Les permis sont délivrés par le Corps d’armée avec la participation de l’EPA.

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