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Centre d’Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales AMÉNAGEMENT DES BERGES DES VO

Centre d’Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales AMÉNAGEMENT DES BERGES DES VOIES NAVIGABLES RETOUR D'EXPÉRIENCES FLUVIAL Juin 2009 Centre d’Études Techniques Maritimes Et Fluviales ETAT DE L'ART Aménagement des berges des voies navigables Remerciements Le CETMEF tient à remercier toutes les personnes qui ont participé à la réalisation de ce document et notamment : ● Les rédacteurs de ce document : ➢ Mathieu GALIANA- CETMEF ➢ Delphine LE BRIS – CETE Lyon ➢ Denise DUBOIS – CETMEF ➢ Bertrand de BRUYN – CETMEF ● Les personnes qui ont été consultées pour l'élaboration des fiches de retour d'expériences et en particulier : ➢ Adel BENSALEM – CETE Est ➢ Fabienne TRANNOY – CETE Lyon ➢ Patrick ADOLPH – SN Nord-Est / Arrondissement Eau Environnement ➢ Bruno RYDZIK – SN Nord-Est / Subdivision Givet ➢ Séverin PAGAZZI - SN Nord-Est / Subdivision Givet ➢ Daniel MARTIN – SN Nord-Est /Subdivision de Nancy ➢ Dave GHISLAIN– SN Nord-Est /Subdivision de Nancy ➢ Noël CORGET - SN Rhône-Saône / Subdivision Mâcon ➢ Paul LANNOY - SN Rhône-Saône / Subdivision Dole ➢ Jean-Pierre SEGUIN - SN Rhône-Saône / Subdivision Gray ➢ Denis JEANDENAND - SN Rhône-Saône / Subdivision Port-sur-Saône ● Les relecteurs internes : ➢ Brahim BENAISSA – CETMEF ➢ Philippe ROCHETTE – CETMEF ➢ Noël TERRACOL – CETE Lyon ➢ Damien PHAM VAN BANG – CETMEF ● Les relecteurs externes : ➢ Patrick ADOLPH – SN Nord-Est ➢ Jean-Jacques BRIOIST – CETE Nord Picardie ➢ Claire PERARD-ALBIN – VNF Béthune ➢ Alain LECERF – VNF Béthune CETMEF 4 Aménagement des berges des voies navigables Sommaire 1.Introduction..........................................................................................................................................6 2.Phénomènes d'évolution des berges.....................................................................................................7 2.1.Types d'évolution de berges.........................................................................................................................7 2.2.Facteurs d'évolutions .................................................................................................................................8 3.Démarche générale pour la définition d'une solution d'aménagement de berges..............................11 3.1.Diagnostic technique et environnemental du site ....................................................................................12 3.2. Définition des enjeux ...............................................................................................................................12 4.Panorama des principales techniques de protection de berges..........................................................14 5.Principes généraux pour la conception d'une technique de protection de berges .............................21 5.1.Détermination des sollicitations hydrauliques, de la stabilité de la berge et du potentiel environnemental du site .................................................................................................................................21 5.2.Conception géométrique du profil de berge..............................................................................................22 5.3.Dimensionnement - choix des matériaux et des végétaux.........................................................................26 6.Retour d'expériences sur des aménagements de berges avec techniques mixtes ou végétales..........28 6.1.Tableau de synthèse et fiches de retour d'expériences .............................................................................28 6.2. Bilan.........................................................................................................................................................68 7.Conclusion générale ..........................................................................................................................73 8.Références bibliographiques..............................................................................................................74 9.Références internet.............................................................................................................................76 10.Glossaire..........................................................................................................................................77 11.Liste des abréviations ......................................................................................................................79 12.Liste des illustrations.......................................................................................................................81 13.Liste des tableaux.............................................................................................................................82 14.Annexes............................................................................................................................................83 CETMEF 5 Aménagement des berges des voies navigables 1. Introduction Les berges des voies navigables constituent des zones de transition entre le milieu aquatique et le milieu terrestre. Elles assurent diverses fonctions : physiques (soutènement d'ouvrages, étanchéité, support du chemin de service,...) ; hydrauliques (atténuation des inondations, échanges d'eau entre la voie d'eau et la nappe, etc.) ; écologiques (filtre de l'eau, dépôts ou départs de sédiments, circulation des animaux, biodiversité, échanges entre milieux terrestre et aquatique...) ; socio-économiques (accueil d'activités telles que les ports, la pêche, le vélo, la navigation touristique) et paysagères. Suivant le type de voie d'eau, rivières navigables ou canaux artificiels, et les caractéristiques du site, les berges des voies navigables peuvent être soumises à différents types de dégradations d'intensités variables : crues, marnage, batillage, jets d'hélice, animaux fouisseurs, activités humaines... Si des travaux de protection de berges s'avèrent nécessaires, le gestionnaire de la voie d'eau a alors le choix entre plusieurs types de techniques de défense de berges pour réhabiliter son ouvrage : des techniques de génie civil (enrochements, palplanches,...), des techniques végétales (fascines, tressages,...) ou des techniques mixtes qui sont une combinaison des deux types de techniques précédentes. Après un chapitre de rappel sur les phénomènes d'évolution des berges des voies navigables, la présente publication fournit une démarche générale pour définir une technique de protection de berges et un panorama des principales techniques de protection de berges. Ensuite, des principes généraux pour la conception d'une technique de protections sont exposés. Enfin, un retour d'expériences mené sur seize aménagements de protection de berges par techniques végétales ou mixtes est présenté. Pour chaque aménagement, des fiches de cas ont été établies, elles renseignent sur le contexte de l'aménagement, le dispositif mis en œuvre, le déroulement des travaux et le bilan technique, fonctionnel et environnemental de la protection de berges réalisée. Les aménagements étudiés se situent sur la Meuse, le canal des Vosges, la petite Saône et la Saône à grand gabarit. CETMEF 6 Aménagement des berges des voies navigables 2. Phénomènes d'évolution des berges 2.1.Types d'évolution de berges Les berges peuvent subir des mécanismes de rupture globale (instabilité d'ensemble de la berge) et des mécanismes de rupture par perte progressive de matière superficielle altérant la stabilité locale. L'évolution des berges se manifeste sous la forme : ● de glissements locaux ou d'ensemble ; ● d'érosion de surface suite au ruissellement de l'eau de pluie, à l'action du gel, à la pression de la glace ; ● de liquéfaction du sol qui correspond à une perte totale de cohésion entre les grains par suite d'une augmentation de la pression interstitielle ou du chargement dynamique d'un sol composé de matériaux grenus peu compactés ; ● de transport et perte de matériaux : migration (transport de particules de sols sous l'ouvrage de protection) ; pompage (aspiration de particules sous l'effet de charges répétées ou de chocs associés à une liquéfaction du sol à l'interface) ; ● d'érosion interne (renard, suffusion) ; ● de tassements (déformation due à la diminution de volume de sol) ou de gonflements (déformation due à l'augmentation de volume du sol) ; ● d'affouillement, phénomène dû aux actions hydrodynamiques des écoulements turbulents au contact des ouvrages et particulièrement au contact de l'ouvrage et de sa fondation. L'érosion du pied de berge se présente le plus souvent sous forme de niches plus ou moins circulaires avec des parois verticales et provoque par ruptures successives, la destruction du talus [CETMEF, 2002]. Tous ces phénomènes d'évolution de berges n'ont pas la même probabilité d'occurrence suivant la situation dans laquelle se trouve l'ouvrage : durable (exploitation normale, mise en charge permanente de l'ouvrage), rare ou transitoire (chômage du bief, crue) ou accidentelle (défaut des dispositifs de protection ou vidange rapide, par exemple). L'ouvrage et ses fonctionnalités sont également affectés différemment par tous ces mécanismes (notion d'Etats-limites)2. 2pour ces aspects de situations et d'Etats limites, se référer à ROSA 2000 ou au rapport du CFBR sur la justification des digues et des barrages en remblai . CETMEF 7 Illustration 1 : Mécanismes de rupture du sous-sol [AIPCN, 1987] Aménagement des berges des voies navigables 2.2.Facteurs d'évolutions 2.2.1.Sollicitations hydrauliques et hydrodynamiques Les sollicitations liées à l'eau ont trois origines principales : ● le passage des bateaux (batillage, courants de retour, déferlement, jets d'hélice, etc.) ; ● les fluctuations du niveau de l'eau pour d'autres raisons (fonctionnement des écluses, abaissement pour chômage, différences piézométriques avec une nappe de versant, ...) ; ● les phénomènes naturels (cas des rivières) tels que les courants naturels, les crues, les évolutions morphologiques dans les méandres (répartition des vitesses non uniformes et surélévation de la surface libre du côté de la rive concave), etc. Quelle que soit leur origine, quatre natures de sollicitations se distinguent : ● les courants (courants naturels ou induits par la navigation, par exemple) ; ● les vagues (vagues de vent ou de batillage) ; ● l'abaissement du plan d'eau (marnage, abaissement du plan d'eau dû à la navigation, chômage, etc) ou son exhaussement (crues, onde de proue,...) ; ● l'arrivée d'eau par le sol (apports d'eaux souterraines). Les courants et les vagues peuvent provoquer une érosion des matériaux de la berge et du lit, alors qu'un abaissement rapide du plan d'eau ou l'arrivée d'eau par le sol peuvent produire des glissements ou des affaissements de terrain [BAW, 2005]. Les courants significatifs dans l'évolution des berges des voies navigables sont des courants turbulents tels que les courants de retour dus au déplacement des bateaux ou ceux qui apparaissent à l'aval des barrages ou dans les zones de manœuvre (courants dus aux jets d'hélices). Dans ces zones particulières de manœuvre, c'est lorsque le bateau est à l'arrêt et utilise toute sa puissance pour démarrer ou manœuvrer, que les courants provoqués par les jets d'hélice ont leur intensité maximale. Les érosions se rencontrent alors généralement à proximité des écluses (notamment au raccordement du radier de l'écluse avec le fond), le long des quais ou d'appontements et dans les courbes [CETMEF, 1996]. Les vagues prépondérantes sont celles causées par la navigation et par l'exploitation des ouvrages de navigation (barrages ou écluses, par exemple). Pour les sections de canaux ou de rivières en alignement sur plusieurs kilomètres ou très larges, il peut par ailleurs être observé des vagues de vent d'amplitude non négligeable par rapport à celles induites par la navigation. CETMEF 8 Illustration 2 : Impact de la navigation [source CETMEF] Aménagement des berges des voies navigables Tout passage de bateaux donne naissance à des vagues de batillage, qui se partagent en un système d'ondes primaires et secondaires (cf illustration ci-après). Le système d'onde primaire comprend le bourrelet de proue, les vagues de poupe, les courants de retour et l'abaissement uploads/Management/ amenagement-des-berges-des-voies-navigables-rex.pdf