Wikibardig:Conception des digues : sollicitations hydrauliques : milieu fluvial

Cette page est extraite de l’ouvrage « Référentiel technique digues maritimes et fluviales »

La connaissance des sollicitations hydrauliques des digues ou systèmes d'endiguement, qui se traduisent par la connaissance des niveaux d'eau ou des vitesses d'écoulement, passe en général par une analyse hydrologique préalable suivie d'une modélisation hydraulique adaptée en fonction des objectifs recherchés.

Niveaux de sollicitations en fluvial (hydrologie et hydraulique)

Pour ce qui concerne les digues fluviales, les sollicitations hydrauliques principales se manifestent essentiellement lors des crues, chacune étant caractérisée par un hydrogramme et un débit de pointe (hydrologie), dont les niveaux peuvent varier localement au cours du temps, à débit constant, en fonction des modifications éventuelles apportées au lit du cours d'eau (hydraulique).

La connaissance des sollicitations hydrauliques permet de répondre à plusieurs questions relatives aux digues :

• la définition du niveau de protection en terme de période de retour : en général un profil en long de lignes d'eau pour différents débits en régime permanent devrait être suffisant; il suffit alors de connaître la distribution statistique des débits de pointe (hydrologie), et de transformer ces débits en lignes d'eau avec un modèle hydraulique qui représente la topographie locale des écoulements (hydraulique) ;
• l'évaluation des risques éventuels d'affouillements [Blanchet et Morin, 1971] dus aux vitesses locales d'écoulement : dans ce cas, l'hydrologie joue plutôt un rôle secondaire, car les vitesses d'écoulement ne sont pas nécessairement maximales pour les plus fortes crues (si par exemple l'écoulement devient noyé par l'aval pour les forts débits); par contre la modélisation hydraulique devra être soignée et pourra demander la mise en œuvre d'une modélisation 2D, voire 3D, dans le cas des coudes de rivières par exemple (la vitesse verticale n'est plus négligeable dans ce cas) ;
• la hauteur et la durée de charge hydraulique sur la digue seront-elles suffisantes pour saturer le corps de digue et/ou engendrer des écoulements internes en régime transitoire (voir la figure ci-dessous sur les différents types d'hydrogrammes possibles pour un même cours d'eau et des débits de pointe équivalents) ;
• la modélisation des scénarios de défaillance (création de brèches) ou le dimensionnement des déversoirs de crue (page existante) : l'approche hydrologique devient plus complexe, car la connaissance du débit de pointe ne suffit plus, il faut en plus la connaissance des volumes écoulés par la crue, donc la connaissance de l'hydrogramme attaché à une période de retour; la modélisation hydraulique sera également plus complexe, car il faut pouvoir modéliser, d'une part, l'écoulement dans la rivière et, d'autre part, son expansion dans la plaine d'inondation : une modélisation hydraulique 2D devrait normalement s'imposer dans ce cas.

Dans tous les cas, la détermination des sollicitations hydrauliques pour les digues fluviales nécessite une démarche en deux étapes, la première étape consiste en une analyse hydrologique des débits de crue, voire des hydrogrammes de crue, et la seconde étape repose sur une analyse hydraulique par modélisation (éventuellement sommaire dans une première approche).

Références

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