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Diagnostic, aménagement et gestion des rivières
Hydraulique et morphologie fluviales appliquées

Diagnostic, aménagement et gestion des rivières - lavoisier / tec et doc - 9782743014698 -
Diagnostic, aménagement et gestion des rivières 

Auteur : 

Editeur : Lavoisier / Tec Et Doc

Date parution :  (2ème édition)

Ce manuel pratique aide à comprendre les grands principes régissant la morphologie des cours d'eau et leur dynamique pour mieux concevoir des aménagements qui sauront résister aux crues sans déséquilibrer pour autant les écosystèmes. Le chapitre 1 donne les définitions, principes de base et résultats d'hydraulique à surface libre. Les chapitres 2 à 4 approfondissent le diagnostic des rivières en tenant compte du transport solide et de la constante interaction entre l'écoulement, le fond, les berges et le champ d'inondation. Les chapitres 5 à 9 exposent les différents aménagements et entretiens pour utiliser l'eau ou se protéger des crues. Cette 2e édition, entièrement réactualisée et augmentée de nombreux schémas et photos, aborde de nouveaux points : les calculs hydrauliques des déversoirs latéraux, des estimations de débit solide adaptées aux fortes pentes, la morphologie des torrents et les conséquences morphologiques des barrages, la restauration morphologique des rivières, les processus d'érosion par surverse, la conception des zones d'expansion de crues, des procédés de protection de berge ou de traitement des digues, la nouvelle norme sur les enrochements, etc... Diagnostic, aménagement et gestion des rivières s'adresse aux professionnels en charge de la gestion et de l'aménagement des cours d'eau ou de la police de l'eau : cabinets d'ingénierie, collectivités territoriales, établissements publics, sociétés d'aménagement régional et services déconcentrés et centraux de l'Etat. Il sera une aide précieuse pour les étudiants en écoles d'ingénieur ou en université et intéressera les chercheurs en mécanique des fluides, géomorphologie ou écologie fluviale.

Auteurs :

PréfacierGérard Degoutte, ingénieur général des ponts, des eaux et des forêts, spécialiste de la sécurité des ouvrages hydrauliques et de la prévention des risques liés aux inondations, est chercheur et expert à Irstea et aux ministères de l'Agriculture et de l'Ecologie. Il enseigne à l'université et à AgroParisTech.


En suivant ce lien, retrouvez tous les livres dans la spécialité Hydraulique.

Descriptif : 

Préface :
Ghislain de MARSILY
Reliure :
Broché
Nbr de pages :
542
ISBN 10 :
2743014695
ISBN 13 :
9782743014698
95,00 €
En stock en ligne
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Sommaire

Table des matières


Préface V
Introduction xx
Liste des notations XXIV

Chapitre 1

Hydraulique à surface libre
1.
Définitions essentielles: les paramètres géométriques 2

2.
Définitions essentielles: les paramètres hydrauliques 3

2.1.
Masse volumique 3

2.2.
Poids volumique 3

2.3.
Débit 3

2.4.
Vitesse en un point de l'écoulement 3

2.5.
Vitesse moyenne .4

2.6.
Ligne de courant .4

2.7.
Tube de courant .4

2.8.
Pression hydrostatique en un point .4

2.9.
Charge hydraulique en un point d'un liquide en mouvement .4

2.10.
Charge moyenne dans une section 5

2.11.
Ligne piézométrique 5

2.12.
Ligne de charge moyenne 6

2.13.
Charge spécifique 6

2.14.
Poussée sur une paroi du canal 7

2.15.
Frottement sur une paroi du canal 7

2.16.
Viscosité d'un liquide 8

3.
Définition des différents régimes d'écoulement 8

3.1.
Régime permanent R
3.2.
Régime permanent uniforme 8

3.3.
Régime permanent varié 9

3.4.
Régime transitoire 9

4.
Régime permanent uniforme 9

4.1.
Rappel de la définition 9

4.2.
Équation de continuité 9

4.3.
Équation du régime uniforme 10

4.4.
Formule de Chézy et formule de Manning-Strickler 11

4.4.1.
Rugosités composées 15

4.4.2.
Cas d'un lit majeur 15

4.5.
Distribution des vitesses dans une section 16

5.
Régime permanent graduellement varié 18

5.1.
Présentation du problème considéré 18

5.2.
Équation de la ligne d'eau; tirant d'eau normal 18

5.3.
Tirant d'eau critique 20

5.4.
Écoulement fluvial, écoulement torrentiel 20

5.5.
Calcul d'une courbe de remous 22

6.
Régime permanent rapidement varié 23

6.1.
Ressaut hydraulique 24

6.2.
Typologie et longueur du ressaut 26

6.3.
Position du ressaut 29

6.4.
Seuil dénoyé ou noyé 30

6.4.1.
Loi de débit d'un seuil frontal dénoyé 30

6.4.2.
Loi de débit d'un seuil frontal noyé 33

6.4.3.
Seuils profilés 33

6.4.4.
Loi de débit d'un déversoir latéral 35

6.4.5.
Fonctionnement en crue d'un seuil frontal
ou d'un déversoir latéral 37

7.
Régime transitoire 38

7.1.
Les deux équations de base 38

7.1.1.
Conservation de la masse 38

7.1.2.
Équation dynamique 39

7.1.3.
Cas particuliers 43

7.2.
Résolution des équations de Barré de Saint-Venant 44

7.3.
Problèmes réels rencontrés .46

7.4.
Propagation de crue dans les chenaux à forte pente et à champ
d'inondation réduit 46

7.5.
Propagation de crue dans les chenaux à très faible pente .48

7.6.
Conclusion sur la propagation des crues en rivière 51

8.
Logiciels de calcul en rivières ou canaux 51

8.1.
Logiciels de calcul 10 permanent 51

8.2.
Logiciels de calcul 10 transitoire 53

8.3.
Calculer en permanent ou en transitoire? 54

8.4.
Modèle à une, deux ou trois dimensions? 55

Chapitre 2

Transport solide en hydraulique fluviale
1.
Hydraulique fluviale et hydraulique torrentielle 61

2.
Expérience pour illustrer charriage et suspension 62

3.
Charriage et suspension 62

4.
Érosion du fond, dépôt 66

5.
Notion de capacité de transport solide 67

6.
Taille des grains 68

7.
Tri granulométrique, pavage 71

8.
Contrainte tractrice et début de mise en mouvement d'une particule 74

8.1.
Calcul de la contrainte tractrice 74

8.2.
Valeurs limites du paramètre de Shields 78

8.3.
Notion de contrainte tractrice efficace (cas des rivières à sable) 80

8.4.
Nature du transport solide 81

8.5.
Cas des rivières coulant sur des matériaux cohésifs 82

9.
Estimation du débit solide 83

9.1.
Formule de Meyer-Peter et Müller (rivières à graviers ou à sables
grossiers) 84

9.2.
Formule d'Engelund et Hansen 87

9.3.
Tendances récentes: formules adaptées en granulométrie étendue et
aux fortes pentes 88

9.3.1.
Formule de Lefort (2007) 88

9.3.2.
Formule de Recking (2010) 89

9.4.
Utilisation des formules de transport solide et limites 90

10.
Vitesse de début d'entraînement 93

Chapitre 3

Formes naturelles des rivières, ripisylve et évolution des berges
1.
Définitions fondamentales 95

1.1.
Lit mineur, lit moyen, lit majeur 95

1.2.
Rive, berge 96

1.3.
Ripisylve 97

1.4.
Alluvions et substratum 99

2.
Rôles de la ripisylve sur la vie des cours d'eau 100

3.
Relations entre dimensions du cours d'eau et hydrologie 101

3.1.
Débit dominant 101

3.2.
Variables de contrôle et variables de réponse 103

3.3.
Équilibre dynamique 104

4.
Évolutions dans les courbes 105

5.
Styles fluviaux 107

5.1.
Formes en plan 108

5.1.1.
Torrents 10R
5.1.2.
Rivières en tresses 108

5.1.3.
Rivières divagantes 110

5.1.4.
Rivières à méandres 111

5.1.5.
Apport des cartes et des photographies aériennes 113

5.2.
Profil en long des cours d'eau 115

5.2.1.
Cas des rivières à méandres: l'alternance seuils-mouilles 116

5.2.2.
Cas des cours d'eau de montagne: profil en marches 118

5.2.3.
Cas des rivières en tresses 121

5.2.4.
Formes du profil en long et dissipation d'énergie 121

5.2.5.
Évolutions irréversibles du profil en long 122

5.2.6.
Apport des profils en long anciens 123

5.3.
Synthèse sur les styles fluviaux et les formes en plan
comme en profil 125

6.
Mécanismes d'évolution des méandres 126

7.
Mécanismes d'évolution des berges 129

7.1.
Principes généraux d'évolution des berges 129

7.2.
Érosion des berges par le courant 130

7.3.
Glissement des berges 135

7.4.
Éboulement des berges (ou effondrement) 137

7.5.
Déformations des berges dues à un enfoncement du lit 138

7.6.
Relations entre érosion et glissement 139

7.7.
Autres facteurs aggravants pour la tenue des berges 140

7.8.
Rôle de la végétation sur la tenue des berges 140

7.9.
Indices aidant au diagnostic des causes de déformation des berges .. 147

7.10.
Conclusion sur la déformation des berges 149

8.
Équations du régime 150

Chapitre 4

Conséquences morphologiques des aménagements
1.
Évolutions du profil en long 154

1.1.
Prélèvements temporaires dans le lit mineur 154

1.2.
Prélèvements permanents dans le lit mineur 155

1.3.
Élargissement du lit 157

1.3.1.
Élargissement du lit sans modification de la rugosité
des berges 157

1.3.2.
Élargissement du lit avec modification de la rugosité
des berges 158

1.4.
Enlèvement important de la végétation des berges 159

1.5.
Influence des coupures de méandres 160

1.6.
Influence des endiguements 161

1.7.
Rétrécissement local du lit mineur 163

1.8.
Prélèvements permanents dans le lit majeur 164

1.9.
Enlèvement des atterrissements 166

1.10.
Influence des barrages 167

1.10.1.
Influence dans la retenue 167

1.10.2.
Dévasement des retenues 169

1.10.3.
Influence en amont de la retenue 170

1.10.4.
Influence en aval du barrage 170

1.11.
Influence des seuils (sans dérivation) 173

1.12.
Seuil de dérivation avec restitution 179

1.13.
Influence des déversoirs latéraux 182

1.13.1.
Influence généralisée d'un déversoir latéral 182

1.13.2.
Influence locale d'un déversoir latéral 183

1.14.
Influence des reforestations du bassin versant 185

1.15.
Conclusion morphologique sur les érosions régressive
et progressive 186

2.
Enlimonage des bancs 188

3.
Évolutions morphologiques du lit majeur 189

4.
Évolutions du tracé en plan 190

4.1.
Évolution du style fluvial 190

4.2.
Évolution du tracé, sans changement du style fluvial 191

5.
Évolution globale, en plan et en profil 191

6.
Conséquences environnementales des incisions 193

7.
Espace de mobilité des rivières actives 194

8.
Conclusion sur l'évolution des rivières aménagées 198

Chapitre 5

Stratégie et techniques de gestion et de protection des berges
1.
Stratégie de protection ou de non-protection 201

1.1.
Point de vue morphologique 202

1.2.
Point de vue écologique 202

1.3.
Délimitation de la zone menacée 203

1.4.
Étude économique 204

1.5.
Conclusion: protéger ou ne pas protéger 204

2.
Principes généraux de protection des berges 206

2.1.
Cas des tronçons de rivières rectilignes 206

2.2.
Cas de glissements de berge généralisés 208

3.
Techniques végétales de protection des berges 210

3.1.
Ensemencement 214

3.2.
Géosynthétiques enherbés 214

3.3.
Tapis vivant 216

3.4.
Boutures 217

3.5.
Plantations 218

3.6.
Plançons 218

3.7.
Fascines 219

3.8.
Tressages 220

3.9.
Fascines d'hélophytes 221

3.10.
Treillis de branches 221

3.11.
Épis vivants 221

3.12.
Peignes 222

3.13.
Tunage 222

3.14.
Pieux jointifs 223

3.15.
Caissons végétalisés 223

3.16.
Recommandations générales 224

4.
Matériaux granulaires pour protéger les berges 225

4.1.
Enrochements 226

4.1.1.
Norme européenne sur les enrochements 226

4.1.2.
Trois catégories d'enrochements prévues par la norme 228

4.1.3.
Deux standards pour encadrer ou non la dimension moyenne 229

4.1.4.
Fuseaux granulométriques ou blocométriques 229

4.1.5.
Propriétés physiques des enrochements 231

4.2.
Gabions 232

4.3.
Blocs préfabriqués en béton 236

5.
Calcul des protections de berges minérales 237

5.1.
Stabilité d'ensemble 237

5.2.
Résistance des enrochements à la vitesse du courant 238

5.3.
Résistance des gabions à la vitesse du courant 240

5.4.
Protection du pied des revêtements de berge 242

5.5.
Transition granulométrique granulaire 247

5.6.
Transition assurée par un géotextile 250

6.
Conception des protections de berges vis-a-vis du glissement 252

7.
Mise en œuvre des enrochements et des matelas Reno 253

7.1.
Mise en œuvre des enrochements 253

7.2.
Mise en œuvre des matelas Reno 256

8.
Protection indirecte des berges: les épis 256

8.1.
Points communs aux deux types d'épis (navigation et protection) 257

8.2.
Régularisation d'un cours d'eau en vue de la navigation 258

8.3.
Protection des berges par épis 259

8.4.
Construction des épis 261

8.5.
Surveillance et entretien des épis 262

8.6.
Rôle des épis sur la diversité du milieu 262

9.
Génie civil ou génie biologique? 263

10.
Suppression des protections de berge 265

Chapitre 6

Cas des rivières endiguées
: la fragilité des digues en terre
1.
Définitions: digues, zones protégées, zones d'expansion des crues 268

1.1.
Digues 268

1.2.
Zones protégées et zones d'expansion des crues 271

2.
Conséquences des ruptures de digues 272

3.
Désordres et ruptures 274

3.1.
Digues en terre 274

3.2.
Digues en maçonnerie ou en béton 276

4.
Différents mécanismes de rupture ou de désordre des digues 277

4.1.
Rupture par surverse (érosion de surface) 277

4.2.
Érosion interne 282

4.2.1.
Érosion de conduit 283

4.2.2.
Suffusion 283

4.2.3.
Érosion de contact 284

4.2.4.
Cinétique de l'érosion interne 284

4.2.5.
Rôle aggravant des terriers 285

4.2.6.
Rôle aggravant des arbres 285

4.2.7.
Rôle aggravant des organes traversants 287

4.3.
Érosion par le courant 287

4.4.
Glissement en masse 289

4.5.
Brèches de retour 289

4.6.
Glissement du talus côté rivière, à la décrue 290

4.7.
Glissement du talus côté vallée, en crue 290

4.8.
Glissement du talus côté vallée, en décrue 291

5.
Désordres d'origine géomorphologique 291

6.
Faiblesses dues aux points singuliers 293

7.
Le bilan négatif des digues bordant la rivière 295

8.
Construction de digues fluviales nouvelles 295

9.
Confortement des digues existantes 297

9.1.
Diagnostic préalable 297

9.1.1.
Connaissances préalables 297

9.1.2.
Reconnaissances géophysiques 298

9.1.3.
Reconnaissances géotechniques 299

9.2.
Amélioration de la résistance des digues à la surverse 299

9.2.1.
Carapaces .300

9.2.2.
Autres revêtements 301

9.2.3.
Écrans internes aux digues 301

9.3.
Prévention de l'érosion interne 302

9.3.1.
Érosion interne en tronçon courant 302

9.3.2.
Érosion interne au droit de singularités 304

9.4.
Affouillement du pied d'une digue en bord immédiat
de la rivière .304

9.5.
Glissement des talus d'une digue 305

9.6.
Cas des constructions enchâssées dans les digues 305

9.7.
Cas des mares en pied des digues côté plaine 306

9.8.
Traitement des sols à la chaux 306

10.
Crue de danger, crue de sûreté, crue de protection 308

10.1.
Crue de danger d'une digue .308

10.2.
Crue de sûreté d'une zone protégée .308

10.3.
Cas d'un déversoir 309

10.4.
Crue de protection de la zone protégée 310

11.
Déversoirs dans les digues 311

11.1.
Détermination de la cote et de la longueur du déversoir 311

11.2.
Génie civil 312

11.3.
Choix du site 315

11.4.
Avantages d'un déversoir 315

11.5.
Faut-il toujours un déversoir? 316

12.
Entretien des digues 317

Chapitre 7

Les seuils en rivière
1.
Principe général d'un seuil de dérivation 322

2.
Rôle du seuil de dérivation sur le transport solide; choix du site 323

2.1.
Transport solide par charriage 324

2.2.
Transport solide par suspension 324

2.3.
Implantation optimale de la prise 325

3.
Types de seuils 327

3.1.
Seuils poids en béton ou en maçonnerie 327

3.2.
Seuils en enrochements 329

3.3.
Seuils en gabions 332

3.4.
Seuils mobiles 334

3.5.
Seuils en bois 337

4.
Fondations des seuils et dissipation de l'énergie 337

4.1.
Propriétés mécaniques des terrains de fondation 337

4.2.
Étanchéité et stabilité de la fondation d'un seuil poids .338

4.3.
Précautions contre l'affouillement aval 339

4.3.1.
Cas des seuils sans bassin de protection ni radier aval. .340

4.3.2.
Cas des seuils en béton à parement aval incliné 341

4.3.3.
Cas des seuils en enrochements .343

4.3.4.
Cas des seuils verticaux en gabions et à bassin dissipateur 343

4.3.5.
Cas des seuils en gradins de gabions et à bassin dissipateur .. 344

4.3.6.
Conclusion sur les protections aval des seuils 344

5.
Calcul de stabilité des seuils en enrochements .346

6.
Calcul de stabilité des seuils poids .346

7.
Dégravement et vanne de chasse .347

8.
Protection contre les corps flottants 349

9.
Passes à poissons 351

10.
Ouvrage de prise (cas d'un seuil de dérivation) 356

10.1.
Seuil de prise (ou déversoir latéral) 356

10.2.
Vannes de prises 357

10.3.
Organes de dessablage 357

10.3.1.
Décanteur (à purge discontinue) 358

10.3.2.
Dessableur à purge continue 359

10.3.3.
Bassin à nettoyage manuel ou mécanique 359

10.4.
Protection de l'ouvrage de prise contre les crues 359

11.
Impact des seuils sur les nappes .360

12.
Problématique des anciens seuils de moulins 361

12.1.
Faut-il supprimer ou conserver les seuils anciens ? 363

12.2.
Matériaux et types 365

12.3.
Mécanismes de dégradation 368

12.4.
Techniques de réparation des seuils 370

12.4.1.
Réparation d'un seuil affouillé 370

12.4.2.
Prévention ou réparation d'un contournement 371

12.4.3.
Réparation d'un seuil dont la maçonnerie est disloquée 372

12.4.4.
Intervention en cas de circulation d'eau interne 373

12.4.5.
Circulation d'eau dans les fondations 373

12.4.6.
Traitement de la végétation 374

12.4.7.
Aspects environnementaux et esthétiques 374

12.5.
Difficultés et risques 374

12.6.
Conclusion sur la réparation ou la suppression des seuils anciens 375

Chapitre 8

Rôle et actions de l'homme sur les crues
1.
Rôle de l'homme sur les crues 378

1.1.
Rôle de l'homme au niveau du bassin versant 378

1.2.
Rôle de l'homme au niveau des lits mineur et majeur. .380

2.
Types de crue et types d'inondation 381

2.1.
Inondations de plaine par débordement de cours d'eau .383

2.1.1.
Inondations lentes de plaine .383

2.1.2.
Inondations rapides de plaine 384

2.2.
Inondations de plaine par débordement de nappe .385

2.3.
Inondations torrentielles .385

2.4.
Inondations par crues éclair 386

2.5.
Inondations par ruissellement superficiel. 387

2.6.
Conséquences des crues selon leur type .388

3.
Travaux de réduction de l'aléa crue au niveau du bassin versant .389

3.1.
Actions diffuses dans le bassin versant .389

3.2.
Actions concentrées dans le bassin versant: les barrages .390

4.
Travaux de réduction de l'aléa débordement au niveau du lit 391

4.1.
Augmentation de la capacité d'écoulement 391

4.2.
Ralentissement des écoulements dans le lit majeur
et le lit mineur 393

5.
Modification de la vulnérabilité 395

6.
Conclusion sur les crues 400

Chapitre 9

Gestion, aménagement et entretien des cours d'eau
1.
Objectifs d'aménagement 409

1.1.
Restaurations diverses à vocation hydraulique ou écologique
ou morphologique 410

1.2.
Typologie d'aménagements par grands types d'objectifs 413

2.
Travaux de protection contre les crues au droit des enjeux 413

2.1.
Calibrage 413

2.1.1.
Conséquences morphologiques d'un calibrage pour le profil
en long 414

2.1.2.
Conséquences morphologiques d'un calibrage
pour les berges 415

2.1.3.
Conséquences d'un calibrage sur les débits de pointe 416

2.1.4.
Conséquences écologiques et paysagères d'un calibrage 417

2.2.
Coupures de méandres 417

2.3.
Curage 419

2.3.1.
Définitions: curage, vase 419

2.3.2.
Aspect réglementaire 420

2.3.3.
Techniques de curage 421

2.3.4.
Causes de l'envasement 421

2.4.
Endiguements 423

2.5.
Restauration de rivière (restauration de la capacité d'écoulement) 423

2.6.
Entretien de la végétation des berges 428

2.7.
Entretien des atterrissements 428

3.
Travaux de protection contre les crues en amont des enjeux 428

3.1.
Barrages écrêteurs de crue 428

3.2.
Bassins écrêteurs de crue 430

3.3.
Recul des digues 431

3.4.
Transformation d'un espace endigué en zone d'expansion de crues
(ZEC) 432

3.5.
Aménagement du lit majeur en zone rurale 436

3.6.
Absence d'entretien de la végétation du lit mineur 438

4.
Gérer la végétation et les embâcles (lits mineur et majeur) 438

4.1.
Rôles de la végétation des berges 438

4.2.
Embâcles 439

4.2.1.
Causes et conséquences des embâcles 439

4.2.2.
Gestion des embâcles 441

4.3.
Conciliation des objectifs d'entretien de la végétation 443

4.4.
Mode de gestion de la végétation selon l'objectif 444

5.
Gestion des atterrissements 450

5.1.
Gestion directe dans le lit mineur 450

5.2.
Actions indirectes en amont 453

6.
Restauration morphologique 454

6.1.
Crues artificielles en aval des barrages 454

6.2.
Recharges sédimentaires 455

6.3.
Renaturation des tracés de cours d'eau .456

6.3.1.
Reméandrements .456

6.3.2.
Élargissement de lit .457

6.3.3.
Remise en eau de bras morts 457

6.3.4.
Remise à ciel ouvert .458

6.3.5.
Recours au génie biologique 459

6.3.6.
Suppression des protections de berge ou des seuils .460

7.
Espaces de bon fonctionnement pour la rivière .461

7.1.
Espace de mobilité des rivières actives 462

7.2.
Espace « rivière-vie-nature » 463

7.3.
Bandes riveraines en zone agricole (boisées et/ou enherbées) .463

7.4.
Espace de rétention transitoire de l'eau (ou espace
de ralentissement) .465

7.5.
Conclusion sur les espaces dédiés 467

7.6.
Perspective dans l'esprit de 1'« espace de bon fonctionnement» .468

8.
Conclusion sur l'aménagement et la gestion du lit 470

Conclusion 473

1.
Connaître le milieu 473

2
et les mécanismes naturels 474

3
pour bien étudier l'impact morphologique des actions projetées 475

4
se protéger des crues, mais en arrêtant l'escalade 475

5
sans oublier les crues qui vont dépasser la protection 476

6
et ne pas se tromper sur les objectifs .477

Bibliographie .
481
Lexique 491

Index 539


ANCIENNE EDITION

Diagnostic, aménagement et gestion des rivières
Hydraulique et morphologie fluviales appliquées
Auteur : Gérard DEGOUTTE |
Année : 09/2008