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Wikibardig:Conception des digues : sollicitations hydrauliques : milieu torrentiel

De Wikhydro
Version du 11 janvier 2019 à 16:05 par Huguette Felix (discuter | contributions)

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Sommaire


Cette page est extraite de l’ouvrage : « Inondations : analyse de risque des systèmes de protection – Application aux études de dangers »

Type(s) de phénomène

Du fait de leur forte pente, les torrents disposent d’une énergie considérable qui leur donne une capacité d’arrachement et de transport élevée, particulièrement en période de crue. Elle leur permet alors d’affouiller leur lit et d’éroder les berges ainsi que les versants au milieu desquels ils s’écoulent.

Par rapport aux crues de plaine, que l’on qualifie généralement « d’eau claire », les crues torrentielles sont donc caractérisées par une composante solide très importante, dont l’influence est prépondérante sur les conditions d’écoulement.

Ainsi, au droit de diminutions de pente marquées, les matériaux transportés depuis l’amont des bassins sont généralement déposés par les torrents. Dans certains cas, cette dynamique peut conduire à l’engravement complet de la section d’écoulement, provoquant le débordement et la divagation du torrent en dehors de son lit ordinaire.

A l’origine de ces désordres, le charriage et les laves torrentielles sont les deux principaux modes de transport solide rencontrés dans les cours d’eau de montagnes à forts reliefs :

  • Le charriage torrentiel peut engendrer des conséquences très importantes lors de crues rares ou exceptionnelles : affouillements, comblement du lit et déviation provoquant des inondations…
  • La formation de lave torrentielle ne s'observe que dans quelques torrents présentant des caractéristiques géologiques, géomorphologiques et météorologiques favorables à leur genèse. On note également que la plupart des écoulements de laves sont suivis d'une phase de charriage, en général peu importante.

Dans certains bassins (généralement de superficie faible et de pente forte), la majeure partie des crues se produit sous forme de laves torrentielles, alors que dans d’autres (de superficie plus étendue et de pente plus faible), on a tendance à observer un fonctionnement mixte, les écoulements avec charriage alternant éventuellement de manière plus ou moins régulière dans le temps et dans l’espace, avec des laves torrentielles.

Avant toute chose, il faut donc distinguer le type ou les types de phénomènes de transport solide (charriage et/ou laves torrentielles) qui peut intéresser le système de protection, car les conséquences en termes d'actions et de hauteurs d’écoulement seront différentes selon le cas.

Observations sur la caractérisation des phénomènes torrentiels en termes de probabilités

Comme en fluvial, la démarche consiste dans les grandes lignes à attacher des périodes de retour à des débits de pointe. Il convient toutefois de rappeler les limites de cette méthode en contexte torrentiel (ce qui amène parfois à proposer des adaptations lorsqu’on l’applique aux torrents de montagne).

Ecoulements à fort charriage

En fluvial, le niveau maximum est souvent atteint à la pointe de crue (à nuancer en cas de débordement amont, de laminage dans des champs d’expansion de crue …), ce n’est forcément le cas en torrentiel, notamment dans les zones d’engravement, où ce niveau maximum est généralement atteint durant la décrue, lorsque l’accroissement du niveau d’engravement excède encore la réduction de la hauteur d’eau due à la diminution du débit.

Le scénario le plus pénalisant n’est ainsi pas forcément celui qui présente le débit de pointe le plus élevé. La durée de la crue est un paramètre essentiel à prendre en compte pour la détermination du volume de matériaux potentiellement transportés en crue.

Il est recommandé dans un contexte de forte incertitude, de considérer plusieurs durées d’écoulement, c’est-à-dire plusieurs hydrogrammes de référence, correspondant de ce fait à des volumes d’apports solides plus ou moins importants.

L’estimation de la charge sédimentaire des crues avec charriage torrentiel présente également de fortes incertitudes, liées à l’imprécision des formules de transport solide et des données hydrologiques. Notamment, entre l’acquisition des données hydrométriques de base et le traitement statistique, l’étendue des incertitudes est déjà remarquable. C’est particulièrement le cas en ce qui concerne les débits s’écoulant dans des lits torrentiels, pour lesquels les données sont souvent assez rares.

Sur beaucoup de torrents, la notion de durée de retour d’un événement est en outre souvent mise à mal par l’intermittence de leur régime hydrologique, qui s’apparente grossièrement à un fonctionnement du type « tout ou rien ». Par exemple, sur l’intervalle de quelques siècles, l’observateur attentif d’un même torrent pourrait très bien être le témoin de plusieurs fortes crues qualifiées de centennales, sans que ne se soient produites de crues moins intenses - d’ordre décennal pour fixer les idées - donc plus fréquentes en théorie.

Laves torrentielles

Les laves torrentielles sont des coulées boueuses et rocailleuses pouvant se déclencher dans certains torrents de montagne, notamment à la faveur d’événements pluviométriques intenses. Elles sont généralement constituées d’écoulements transitoires par « bouffées » de mélanges eau – matériau solide de très forte concentration (typiquement de l’ordre de ¾ de solide pour ¼ d’eau, en volume) et de granulométrie très étendue (des argiles à des blocs de plusieurs mètres de diamètre) (Hungr, 2005).

La caractérisation des laves torrentielles est déjà un exercice difficile en raison du manque de données de base, de la complexité des processus et de leur grande variabilité, elle l’est encore plus lorsque l’on tente de leur attribuer une période de retour.

Dans la majeure partie des cas, le praticien doit se contenter d’une appréciation qualitative et s’appuie surtout sur son expérience pour définir des scénarios d’occurrence courante, rare et exceptionnelle.

Influence de l’hydrogéologie

L’hydrogéologie (renvoi sur page) c’est la partie de la géologie qui s'occupe des processus de circulation de l'eau dans le sol et les roches, de la recherche des eaux souterraines, ainsi que de leur captage et de leur protection.


Références

Dictionnaire langue française Larousse

TOURMENT, R., BEULLAC, B., (coord.), 2018, Inondations : analyse de risque des systèmes de protection – Application aux études de dangers. Editions Lavoisier, 2018.


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