RIVIÈRES TORRENTIELLES

Les rivières torrentielles sont à proprement parler de véritables canaux d'écoulement; ce qui, dans les torrents considérés jusqu'ici, n'était pour ainsi dire que la transition du bassin de réception au cône de déjection, prend quelquefois un développement considérable, on a alors affaire à une rivière torrentielle. Les vallées où coulent les rivières torrentielles ont une pente générale assez faible, en raison de leur grande longueur ; les vitesses y sont donc moindres que dans les torrents proprement dits ; il s'y forme des dépôts sur toute la longueur du cours d'eau et il n'y a pas de cône de déjection bien distinct.

Plaines d*alluvlon. — Les rivières torrentielles suivent des vallées dont le fond, souvent très plat, est formé par les apports du courant. A l'origine, ces vallées étaient plus irrégulières qu'elles ne le sont à notre époque ; elles formaient ordinairement des chapelets de lacs. C'est ce que l'on peut constater de nos jours dans les régions montagneuses de formation relativement récente : ainsi, sur la Durance,on retrouve les vestiges.d'une suite de lacs séparés par des rapides ou cataractes : les lacs sont devenus des plaines et les rapides sont marqués par des défilés plus ou moins encaissés.

Peu à peu les lacs se sont comblés et Ton y trouve toujours les

COURS d'eau.

matériaux déposés dans le mâme ordre h partir du fond {lîg. 240) : 4 ° de gros blocs, éboulés des berges et qui, une fois au fond des cavité!^, ne pouvaient plus être déplacés; leurs arêtes vives prouvent qu'ils

Fig. 240.

n'ont pas été roulés et que le travail de la rivière s'est opéré audessus d'eux ; 2* des vases provenant des eaux qui avaient déjà déposé les matériaux un peu considérables dans tes lacs d'amont ; 3° des sables qui se sont déposés dans une des cavités quand leslacs d'amont étaient presque comblés; 4° enfin des graviers qui se déposent quand les cavités sont comblées, et peuvent même s'amonceler jusqu'à former un lit en relief sur les bords de lu vallée.

Lits de graviers. — Les lits de graviers sur lesquels roulent les rivières torrentielles sont essentiellement affouillables ; leur nature change constamment et les matériaux qui les composent sont sans cesse en mouvement. Au moment d'un orage, la vitesse de l'eau augmentant, les petits matériaux sont entraînés et remplacés par de plus gros qui se déposent à mesure que la vitesse diminue.

Il est rare qu'il y ail équilibre entre l'apport et l'enlèvement des graviers sur un point déterminé. Le cas de l'exhaussement est le

plus fréquent ; il peut être continu, ou intermittent s'il ne se produit qu'en cas de crue. Rabaissement du lit ne s'observe qu'en cas de rupture d'une retenue ou bien, quand la rivière cesse d'apporter dans les endroits encaissés où elle conserve sa force d'entraînement.

Stabilité et mouvements des galets et graviers. — Il est

facile de se rendre compte par le calcul, de la condition de stabilité d'un corps abandonné au courant d'une rivière. Imaginons un solide cubique d'arête a (fig.241); la force d'entraînement exercée par le

Fig. 24i.

courant est proportionnelle à la surface a* et au carré de la vitesse \^ ; elle peut s'exprimer par Ka*V* et elle est appliquée au tiers de la hauteur; son moment par rapport à l'arête horizontale AB autour

de laquelle le solide tend à tourner, est donc — ^ — . La pesanteur

K'a* s'oppose au mouvement de bascule et son moment est -a—.

La condition de stabilité est donc :

2 - 3 ^^2-3 On voit que pour une vitesse déterminée, la résistance au roulement est proportionnelle à la dimension linéaire des pierres, et que les matériaux se classeront d'après cette dimension, les plus petits étant entraînés plus loin,

M. Alfred Durand-Claye a particulièrement étudié la question des affouillements qui se produisent au-devant de tout obstacle opposé au courant de l'eau, avant son entraînement.

Les résultats de ses expériences ont été consignés dans un article inséré aux Annales des Ponts et CAaicssées (1873).

M. Durand-Glaye opérait sur de petites piles en maçonnerie établies suivant l'axe d'un canal rectangulaire de O'^TS de largeur

COURS DCAU.

sur 0"40 defaauteur,etde0"014(ie pente par mètre; ses expériences ont porté sur une pile de forme rectangulaire, sur une pile terminée par deux demi-cercles, enfin sur une pile à avant-bec el arrière-bec

FJg. 242.

triangulaires (fig. 242). Une couchede sable tamisé était étendue uniformément sur 0''04 environ d'épaisseur sur le fond du canal.

Les trois piles expérimentées ont conduit aux observations suivantes :

Dans les trois cas, les affouillements se sont accusés à l'amont et sur les côtés; les atterrissements à l'aval, La chute des ponts par l'amont trouve ainsi une justification expérimentale; il convient donc de veiller spécialement & la solidité des fondations dans le sens de l'amont.

La forme rectangulaire est la forme la moins convenable pour les piles; elle donne un<alTouillement considérable à l'amont, des affouillements latéraux continus. La forme triangulaire, fendant le courant, annule à peu près l'aiïouillement d'amont suivant l'axe, mais le maintient, en l'exagérant, aux épaulements d'amont où se manifeste ainsi l'inconvénient d'un changement brusque de direction dans la paroi solide de la pile. La pile ronde évite ce maximum par la continuité de sa forme et de son action, mais n'a pas l'avantage d'annuler l'effet d'affouillemcnt sur l'axe; elle produit à l'amont un affouillement sur tout son pourtour, mais moins large que ne l'est celui de la pile rectangulaire. Il semble qu'on réunirait à l'amont les avantages des deux formes triangulaire et ronde en adoptant pour la pile une section à double courbure analogue aux intrados des voûtes de l'architecture persane et présentant la double propriété de faire diverger les molécules sur l'axe et de diriger progressivement le courant sous l'arche sans changement brusque de tracé. Si en

378 HYDaAUUQUE AGRICOLE ET CÉME RURAL.

pratique cette forme semble trop compliquée comme stéréotomie, il convient d'étendre suffisamment à l'amont les fondations des piles rondes ou de veiller à la solidité des épaulements des piles triangulaires ; ces dernières, adoptées universellement par les anciens constructeurs, semblent de nature k éviter tout affouillement exagéré à l'amont, et par suite un développement excessif des radiers généraux ou des massifs de fondation. A l'aval, la production constante des attcrrissemcnts ôte un intérêt bien majeur au choix d'une forme plutôt que de l'autre. La forme triangulaire présente un certain désavantage à cause de sa tendance à faire converger les courants latéraux vers l'axe avec production d'un sillon, lequel est avantageusement remplacé pour la pile ronde par un dos d'âne à pente douce. La combinaison d'un avant-bec triangulaire et d'un arrièrebec rond, comme au pont Saint-Ange, & Rome, parait une solution à la fois pratique et rationnelle.

Travaux de défense et fixation du canal d'écoulement. — Quand on crée un obstacle au courant, il se produit deux eiïets dont il est nécessaire de tenir grand compte dans l'établissement des travaux de défense : 1° le lit se creuse au pied de l'obstacle par suite des affouillements; 2° les filets liquides, en venant frapper l'obstacle, ne suivent pas dans leur réflexion la loi de l'égalité des angles d'incidence et de réflexion, mais ils se collent pour ainsi dire contre l'obstacle; ainsi le filet AO ne se réfléchit pas suivant OA' mais prend la direction OC (fig, 243).

Il en résulte qu'une digue MO, dirigeant les eaux dans son prolon-

Fig. 2*3. Fig. 244.

gement OC, devient offensive pour la rive opposée ; il se produit en D un remous avec tendance aux dépôts (fig. 24i).

COURS D EAU

Si un cap naturel B tend à déterminer l'attaque de la rive opposée

y///yy//A</////A

Fig. 245.

en N, une digue CB combattrait à la fois et cette tendance et les dépôts en R (fig. 245).

Il est très difficile d'obtenir pour les endiguements un bon tracé d'ensemble. Rien d'ailleurs ne peut remplacer les travaux à exécuter dans le bassin de réception qui seuls sont efficaces pour l'extinction des torrents : les travaux que l'on exécute dans les canaux d'écoulement ont, en résumé, un caractère provisoire.

Systèmes d'endigruement. — On peut recourir à deux systèmes d'endiguement ; dans le premier, on ne s'occupe que d'une rive et les défenses ne sont pas continues ; le second comporte des travaux sur les deux rives, de manière à produire l'encaissement du cours d'eau.

Digues transversales. — Nous avons vu que les digues transversales inclinées vers l'aval sont dangereuses pour la rive opposée. De plus, les afTouillements qui se produisent à leur pied tendent à rapprocher le thalweg de l'extrémité A (fig. 246) et les vitesses excessives qui en résultent quelquefois sur ce point risquent de ruiner l'ouvrage.

Des digues transversales, normales à la rive ou légèrement incli-

Fig. 246. Fig. 247.

nées vers l'amont, présentent les mêmes inconvénients, mais à

un moindre degré ; il se produit un remous en R et par suite des dépôts (fig. 247).

Les digues le plus souvent employées sont les digues en T, la branche principale étant normale au courant et prolongée jusqu'à l'endroit où Ton veut fixer le lit, et la branche transversale régnant normalement à l'extrémité dans les deux sens ; on donne généralement à

Fig. 248.

la branche OD (fig. 248) une longueur double de AB. Il se produit des remous en R et R^ et les dépôts s'étendent généralement en avant à une distance BM égale à une fois et demie AB, à l'aval, jusqu'à une distance BN égale à trois ou quatre fois AB. Il est bon de disposer la digue longitudinale en pente des deux côtés à partir de l'épi, la branche d'amont allant se raccorder avec la plage (fig. 248).

Il y a avantage à combiner les opérations sur les deux rives du cours d*eau de manière à former un encaissement élémentaire qui fixe la direction du courant et restreint ses divagations, tout en favorisant le colmatage sur les bords.

Digues longitudinales, — Encaissement. — Les digues longitudinales continues ont l'avantage de protéger, contre les incursions de la rivière, une grande étendue de terrains; mais elles sont sujettes à des ruptures qui entraînent après elles de véritables désastres ; elles sont cependant parfois indispensables pour la défense des centres de population.

Sur les torrents en activité, elles sont nécessaires et forment le complément des travaux exécutés dans le bassin de réception ; mais ces défenses ne peuvent avoir qu'un caractère provisoire car, par suite de la tendance des torrents à exhausser leur lit, on est amené à relever aussi les endiguements, à moins que l'on n'ait pu réaliser de

COURS D*EAU. 381

suite, par un tracé convenablement choisi, la pente limite à laquelle sont entraînés tous les matériaux que charrie le torrent.

Il y a des cas où ces exhaussements successifs sont inévitables; c'est ainsi que le Pô, à Ferrare, coule au-dessus du toit des maisons. L'on peut alors accepter franchement les dangers du système, à la condition de faire la comparaison, au point de vue économique, des chances de rupture d'une part et, d'autre part, de la sécurité, de la régularité des cultures, de la mise en valeur des terres à l'abri des incursions de la rivière.

Débouché. — Un point important est la détermination du débouché à laisser libre entre les endiguements pour l'écoulement du cours d'eau torrentiel. Le débouché doit être tel que les digues ne soient pas submergées en temps de crue.

Mais le débit dans les crues n'est guère susceptible d'une détermination rigoureuse; ce débit échappe aux formules ordinaires de l'hydraulique, à cause des irrégularités du lit, du grand développement des terrains sur lesquels l'eau coule en couche mince à travers toutes sortes d'obstacles, souvent avec des vitesses insignifiantes.

Le mieux est de chercher un débouché naturel bien défini comme une gorge ; les crues y laissent des traces au moyen desquelles on peut mesurer la surface mouillée. On peut aussi se guider par assimilation sur les autres torrents de la contrée et arriver à une approximation suffisante, après des tâtonnements bien conduits.

Détails de constraotion. — Rives naturelles à défendre, — Si le tracé de la digue suit la rive naturelle, il n'y a qu'à consolider cette dernière. On y parvient au moyen de clayonnages, en ayant soin toujours d'employer des bois verts d'essences susceptibles de se reproduire par boutures.

On peut aussi faire usage de revêtements en gabions dont on enferme le pied dans une petite rigole, ou de saucissons et fascines, ou enfin de maçonnerie à pierres sèches ; on a même quelquefois recours à la maçonnerie à bain de mortier (fig. 249, 250 et 251).

Nous ne parlons ici que des petits ouvrages, renvoyant les lecteurs au cours de navigation intérieure pour ce qui concerne les endiguements plus importants des rivières navigables.

Rives artificielles. — Ce sont les digues proprement dites. On les

■„are AGRICOLE ET GÉmB RURAL.

ide saucissoas de l mètre à 1°20 de diamètreqae l'on fyrioe soa ^^^^ ^ disposant les branchages dans des formes coastrait sar p

Coiipe.

Fig. 2i9. — Revêtement en fascinage.

Fig. 250. — Revêtement en saucissons et pierres plates.

Fig. 2ïi . — Type de perré de la Marne.

trapézoïdales ouvertes du cûté de la grande base, et en les y serrant au moyen d'une chaîne attachée d'un bout, à l'extrémité d'une crémaillère, et de l'autre, au b&tis d'un pignon qui engrène sur cette crémaillère à la manière d'un cric ; le saucisson étant comprimé, on

COURS d'eau. 383

fait de mètre en mètre une ligature en fil de fer. On emploie aussi des chevalets en bois chargés de pierres et reliés par des fascinages.

Les digues en maçonneries sont ou à pierres sèches, ou maçonnées au mortier. Sur les torrents où les vitesses sont parfois considérables, il faut les établir avec des précautions spéciales.

On les élève au-dessus des hautes eaux ; on leur donne, au couronnement, une largeur de 3 à 4 mètres, permettant le croisement des voitures destinées au transport des enrochements de construction ou d'entretien. Les talus ont une inclinaison de 3 de base pour 2 de hauteur, du côté des rives ; on leur donne la môme pente du côté de l'eau, quand le courant est relativement tranquille; si le courant est rapide, on adopte un talus plus raide (45®), et dans ce cas on donne 2 mètres de plus au couronnement pour le dépôt des matériaux destinés aux réparations et rechargements (fig. 252 et 253).

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Fig. 252. Fig. 253.

Quand la digue est en pierres sèches, on construit un revêtement très soigné sur 0"30 ou 0"40 d'épaisseur.

Pour les maçonneries, on emploie la chaux hydraulique ou le ciment ; le béton hydraulique est assez économique. Le béton composé de ciment pur et de gravier, sans sable fin, est assez avantageux, parce qu'il est imperméable, et s'il se rompt, c'est suivant des brèches circulaires faciles à aveugler avec des bâches ou des arbres, et non pas sur toute la hauteur ; son épaisseur peut être réduite à 0°25 ou même 0°»15.

Les fondations de ces sortes d'ouvrages doivent être particulièrement soignées, car la force d'affouillement des rivières torrentielles est considérable ; il est donc prudent de descendre ces fondations le plus bas possible.

Le mode d'entretien le plus usité consiste à faire glisser des blocs dans les affouillements qui se produisent ; c'est le système adopté pour les digues de la Durance. Sur la digue d'Orgon, par exemple, le talus du côté du courant est incliné à 45® et revêtu de blocs plats

nYDRAUUQUE AGRICOLE ET GÉNIE RURAL.

ayant 2 mètres de long sur 0"50 à 0"60 d'épaisseur ; au fur et à

a^affi^enh.

Fig 251.

mesure des aiïouillements, les blocs descendent en glissant sur la digue et on les remplace par le haut ; ces dalles ont ainsi pénétré jusqu'à une profondeur de 5 mètres et se sont avancées de 6 à 8 mètres vers le milieu du lit (fig. 254).

Travaux accessoires. — Afin de conquérir les terrains protégés, on ouvre généralement au travers des digues des prises d'eau pour le colmatage. Les vannes de prise d'eau sont coûteuses etdifficiles àétablir avec solidité, de manière à éviter les affouiUements ; de plus il arrive souvent que le courant affouillant le long de la digue, le fond s'abaisse et le seuil de la vanne finit par se trouver trop élevé audessus du courant.

Il est bien préférable d'employer pour le colmatage les épis en forme de T que nous avons précédemment décrits.