Ingénierie fluviale

Pour garantir la stabilité du lit de la rivière et éviter une érosion trop importante des sols ou en évasement du lit des cours d’eau, la continuité d’un transport solide dynamique et équilibré doit être assurée et si nécessaire activement compensée par l’extraction du surplus de sédiments ou l’ajout de matériaux dans une rivière présentant un déficit trop important de transport solide. L’apparition de phénomène d’érosion régressive ou progressive peut entraîner des dégâts extrêmement importants en enfonçant le lit de la rivière l’ensemble des berges et constructions peuvent se voir déstabilisés. Le lit de la rivière peut être fixé artificiellement au moyen de seuil, de barrage etc. L’érosion est un phénomène naturel, une érosion régressive importante peut survenir lors de la coupure d’un méandre par exemple. C’est de cette manière que se forment souvent les chutes d’eau.

Il est souvent nécessaire de fixer dans l’espace le lit d’un cours d’eau. Par exemple lors de la construction d’un pont, il faut s’assurer que le cours d’eau ne va pas contourner l’ouvrage.

Les ouvrages d’arts tels que les ponts enjambant des rivières se doivent d’être protégés contre les dangers que représente une rivière. Parmi ces risques on peut citer entre autres le risque d’embâcle sous un pont, les risques d’inondations, les risques représentés par l’érosion et l’affouillement des piliers par exemple.

Un des buts principaux de l’ingénierie fluviale est la maîtrise des crues. Il existe différentes stratégies d’ingénierie permettant de contrôler les inondations. Une première stratégie peut être d’augmenter la capacité de la rivière par la construction de digues, le recalibrage ou l’enfoncement du lit. Une seconde méthode vise à retenir une partie de l’eau par la création de crêtes de déversements permettant la décharge du trop-plein pour protéger l’aval de la rivière. L’eau en surplus inonde des terrains prévus à cet effet où peu de dégâts peuvent se produire. Dans ce but des espaces à proximité des cours d’eau peuvent être réservés. Il est possible de créer des polders derrière des digues, des bassins de rétention, des forêts inondables, des zones humides des canaux de décharge etc.

Dans certains pays du nord ou montagneux, la glace à la surface de l’eau peut nécessiter des aménagements spécifiques pour la briser par exemple à l’arrivée d’un déversoir ou sous un pont pour éviter qu’elle ne s’accumule et n’entraîne des dégâts.

Certaines voies d’eau peuvent être rendues navigables par l’enfoncement du lit ou l’augmentation du débit, par la suppression de chutes d’eau au moyen d’écluses. Les moyens à la disposition des ingénieurs sont les barrages, les épis, les seuils et les écluses. La construction de voie d’eau de circulation comme les canaux fait également partie des domaines de compétences des ingénieurs en aménagement de rivière. Les canaux artificiels sont alimentés en eau par des rivières au moyen d’ouvrages de dérivation spécifiques.

Les cours d’eau permettent l’alimentation en eau potable des villes, de l’industrie par exemple les centrales nucléaires, ils permettent l’irrigation pour l’agriculture. L’alimentation en eau potable peut être réalisée grâce au pompage et éventuellement au traitement de l’eau de rivière. Les eaux peuvent être pompées directement dans la rivière ou encore au moyen de puits forés à proximité immédiate des berges ou grâce à des drains forés sous le lit de la rivière. Dans ce cas, il important d’assurer un débit suffisant dans le lit du cours d’eau pour assurer l’alimentation en eau des villes. L’ingénieur fluvial doit également s’assurer que le lit de la rivière ne risque pas de se modifier spatialement et de rendre les installations de pompages inopérantes. Parmi les domaines d’expertise de l’ingénierie fluviale, on peut citer les ouvrages de rétention qui permettent de garantir un niveau d’eau donné dans les cours d’eau pour permettre un prélèvement constant. Les barrages ou les seuils permettent de maintenir le niveau d’eau dans une rivière. La construction de barrages réservoir tels que les barrages en amont de la Seine sont des exemples d’ingénierie fluviale imposants. Ils permettent de garantir des débits minimums pour alimenter en eau potable les villes situées en amont et les protéger simultanément contre les crues (par exemple les barrages réservoirs de la Seine). La construction de barrage pour la production hydroélectrique fait également partie de l’ingénierie fluviale.

À l’opposé, les cours d’eau permettent l’assainissement des villes. Ils sont utilisés pour l’évacuation des eaux traités par les stations de traitement des eaux usées. Les cours d’eau permettent l’évacuation des eaux de drainage pour assécher les zones humides pour rendre leur culture possible ou pour limiter les populations de moustiques par exemple.

Rivière endiguée linéarisée.

Rivière artificialisée.

À la fin du XX^e siècle la vision des cours d’eau a progressivement évolué. Alors qu’auparavant les questions économiques et sécuritaires prévalaient, ce paradigme ayant conduit à la canalisation, l’artificialisation et à l’enterrement de très nombreux ruisseaux et rivières, l’importance du fonctionnement et de l’équilibre écologique a lentement gagné en importance. Aujourd’hui, la renaturation des cours d’eau est un thème qui est de plus en plus d’actualité en Europe notamment. Le rôle de l’espace de mobilité, des zones humides, des plaines d’inondations dans la protection des crues et dans la biodiversité est maintenant reconnu. Aujourd’hui les aménagements des fleuves ne visent plus à les linéariser mais, au contraire, l’ingénierie fluviale s’attelle à restaurer leur espace de mobilité pour permettre la réapparition de bras morts, de méandres, de zones humides stagnantes. Elle vise également à restaurer et redynamiser le transport solide naturel et le renouvellement des milieux aquatiques. Un milieu humide renaturé a également une capacité épuratoire que ne possèdent pas des rivières endiguées et ou bétonnées. L’ingénierie fluviale doit prendre en compte les caractéristiques de la végétation et choisir les essences les mieux adaptées suivant les zones d’implantation prévues. Une ripisylve correctement sélectionnée permet par exemple de stabiliser les berges.

L’ingénierie fluviale est parfois mise à contribution pour les systèmes de défense des places fortes comme le barrage Vauban à Strasbourg. Les fleuves ont également été utilisés comme moyen de destruction. Par exemple, en 689 av. J.-C., par le roi assyrien Sennachérib qui utilisa un bras de l’Euphrate pour détruire Babylone en l’inondant.

En aménagement de rivière il est courant de recourir aux fascines et aux lits de plançons pour stabiliser les talus des berges. L’usage des gabions (cache de métal emprisonnant des roches) n’est pas rare. On peut citer encore les palplanches, les géotextiles, les pavements, les enrochements, des revêtements de digues, etc.