vignette|Barrages de correction torrentielle en béton en Autriche. vignette|Un barrage de correction torrentielle en acier. vignette|Les barrages de correction torrentielle sont utilisés dans certaines noues de drainage, canaux artificiels conçus pour ralentir le ruissellement, piéger des sédiments et réduire la pollution.
Un barrage de correction torrentielle est un petit barrage, parfois temporaire, construit en travers d’un fossé, d’un canal de drainage, d’un ravin ou d’un cours d’eau afin de limiter l’érosion en réduisant la vitesse d’écoulement de l’eau. Il est aussi utilisé pour stabiliser les lits torrentiels, piéger une partie des sédiments, favoriser l’infiltration et contribuer à la recharge des nappes phréatiques.
Principe Un barrage de correction torrentielle interrompt localement l’écoulement, réduit la pente hydraulique et ralentit la vitesse du courant. Cette diminution de l’énergie de l’eau favorise le dépôt d’une partie des sédiments en amont de l’ouvrage, limite l’incision du lit et réduit l’érosion des berges.
Ces ouvrages sont généralement construits en série, avec plusieurs barrages placés à intervalles réguliers le long d’un même chenal, de manière à abaisser progressivement la pente effective et à réduire la vitesse de l’écoulement.
Le recours à ce type d’ouvrage est ancien. Des formes de petits barrages destinés à ralentir les écoulements et à retenir les sédiments sont documentées depuis l’Antiquité.
Types On distingue principalement les barrages de correction fermés et les barrages de correction ouverts.
Barrages fermés Les barrages de correction fermés sont construits sans ouverture principale destinée à laisser passer les sédiments. Ils bloquent ou ralentissent fortement le flux d’eau et de matériaux transportés. Ils peuvent être efficaces pour retenir des sédiments, mais leur effet sur la continuité hydrologique et sédimentaire peut perturber certains fonctionnements écologiques des cours d’eau.
Barrages ouverts Les barrages de correction ouverts sont également construits en travers d’un cours d’eau, mais ils comportent des ouvertures permettant une évacuation plus importante de l’eau et d’une partie des sédiments. Ces ouvertures peuvent être formées par des treillis, des poutres ou des fentes intégrées à la structure. Leur espacement peut être ajusté afin d’obtenir un débit sédimentaire compatible avec l’objectif de gestion du bassin versant.
Certains barrages ouverts sont conçus comme des ouvrages modulables, ce qui permet d’ajouter ou de retirer des éléments afin d’adapter la capacité de rétention des sédiments ou de passage de l’eau.
vignette|Barrage de correction torrentielle sur la , au Kerala, en Inde.
Fonctions Les barrages de correction torrentielle remplissent plusieurs fonctions hydrologiques et géomorphologiques. Ils réduisent la vitesse d’écoulement, limitent l’incision du lit, favorisent l’infiltration et peuvent contribuer à la stabilisation des berges et des versants adjacents.
Ils peuvent aussi répartir les écoulements dans un chenal afin de limiter la formation de chenaux préférentiels et de diriger l’eau vers des zones végétalisées.
La rétention de sédiments peut être importante, mais elle n’est pas toujours la fonction principale de ces ouvrages. Dans les dispositifs temporaires de contrôle de l’érosion, leur objectif premier est souvent de ralentir le courant plutôt que de constituer un ouvrage durable de stockage sédimentaire.
Sur le cours d’eau Graliwdo, en Éthiopie, l’augmentation de la rugosité hydraulique provoquée par les barrages de correction torrentielle et les pertes de transmission dans les sédiments déposés retardent l’arrivée du ruissellement vers l’aval. Dans les tronçons équipés de barrages et couverts par la végétation, une étude observe une réduction du débit de pointe de 12 %, contre 5,5 % dans un tronçon non aménagé. La diminution du volume total de ruissellement s’explique par l’infiltration d’une partie de l’eau dans les sédiments accumulés en amont des barrages.
Applications
Lutte contre l’érosion Les barrages de correction torrentielle sont utilisés dans les lits de torrents, les ravins, les fossés et certains chenaux artificiels afin de réduire l’érosion, de stabiliser les sols et de ralentir les écoulements.
Ils sont utilisés lorsque d’autres méthodes de régulation des débits, comme le revêtement d’un chenal ou l’aménagement d’une noue, sont difficiles à mettre en œuvre. Ils peuvent aussi être mis en place de manière provisoire pendant des travaux, avant la construction d’un ouvrage permanent de stabilisation.
Qualité de l’eau De nombreux barrages de correction torrentielle forment de petits bassins en amont. En période d’étiage, l’eau s’infiltre, s’évapore ou traverse l’ouvrage. En période de crue, l’eau déborde ou circule à travers la structure. Les sédiments grossiers et moyens du ruissellement tendent à se déposer en amont, tandis que les particules plus fines peuvent passer à travers l’ouvrage.
Ces barrages peuvent également retenir des déchets flottants, ce qui leur confère une fonction de contrôle de la qualité de l’eau. Dans certains contextes, ils peuvent contribuer à l’augmentation de la matière organique retenue dans les sédiments, à la présence de macroinvertébrés et à la séquestration du carbone.
La végétation riveraine peut aussi se développer en présence de barrages de correction torrentielle. Cette végétation stabilise les sols par son système racinaire, réduit l’érosion et peut accroître la biodiversité locale.
Les barrages de correction torrentielle peuvent être associés à des noues de drainage pour gérer les eaux pluviales. Des études sur des noues recevant des eaux de ruissellement routier montrent que ces dispositifs peuvent contribuer à l’amélioration de la qualité de l’eau et à la régulation hydrologique.
Régions arides vignette|Barrage en bois à parement rocheux à May Qoqah, en Éthiopie.
Dans les zones arides, les barrages de correction torrentielle sont souvent utilisés pour accroître la recharge des nappes phréatiques. L’eau de ruissellement, ou l’eau issue de la fonte des neiges, peut être retenue temporairement puis infiltrée dans les aquifères. Elle peut ensuite être mobilisée pendant la saison sèche pour l’irrigation, l’abreuvement du bétail ou l’approvisionnement en eau potable.
Ce type d’ouvrage est particulièrement adapté à de petites communautés rurales, car il nécessite moins de moyens techniques et financiers qu’un grand barrage. Une étude menée au Rajasthan, en Inde, montre que l’eau collectée par des barrages de correction torrentielle contribue à satisfaire une partie des besoins agricoles des communautés alimentées par les aquifères.
Les barrages de correction torrentielle peuvent aussi être utilisés avec des limans, qui collectent les eaux de ruissellement de surface.
Régions montagneuses La construction de barrages de correction torrentielle est une stratégie courante de stabilisation des cours d’eau de montagne, en particulier dans plusieurs régions alpines européennes depuis le . Les fortes pentes, les torrents actifs et l’accès difficile aux engins lourds favorisent l’emploi de petits ouvrages répétés plutôt que de grands barrages isolés.
Un système en terrasses de barrages rapprochés permet de réduire la vitesse d’écoulement, de limiter l’érosion du lit et de stabiliser les versants voisins. Ces barrages peuvent aussi atténuer certains risques de crues torrentielles et de coulées de débris.
Sur la rivière Guerbe, en Suisse, plus d’une centaine de barrages de correction torrentielle ont été construits afin de contrôler les apports sédimentaires liés aux glissements de terrain et aux coulées de débris. Les études menées à l’échelle du bassin montrent que ces ouvrages réduisent la quantité de sédiments transportés en modifiant la pente du lit et en retenant une partie des matériaux.
Ouvrages temporaires Des barrages de correction torrentielle temporaires peuvent être installés pour tester des mesures de protection contre les inondations, ralentir localement l’écoulement ou associer les communautés à la prévention des crues. Ces dispositifs nécessitent généralement l’accord des propriétaires fonciers et des autorités compétentes lorsqu’ils sont installés dans ou à proximité d’un cours d’eau.
Conception
Choix du site Avant l’installation d’un barrage de correction torrentielle, le site doit être inspecté afin d’évaluer la pente, la taille du bassin versant, la profondeur du substratum rocheux, le type de matériaux transportés et le régime d’écoulement.
Les recommandations techniques applicables aux dispositifs temporaires de contrôle de l’érosion limitent souvent leur usage à de petits bassins versants. Certaines directives indiquent que la zone drainée ne doit pas dépasser dix acres. Le cours d’eau ou le fossé doit présenter des conditions compatibles avec la stabilité de l’ouvrage, et un barrage ne doit pas être placé dans un cours d’eau actif sans autorisation administrative appropriée.
Matériaux vignette|Barrage en rondins dans un ravin, vers 1935, dans le Missouri, aux États-Unis. vignette|Barrage en bois sur la rivière Adawro, en Éthiopie. vignette|Construction d’un barrage en bois à Adawro.
Les barrages de correction torrentielle peuvent être construits avec des pierres, des enrochements, des rondins, des gabions, des sacs de sable, des bottes de paille, du béton, de l’acier ou des éléments en bois. Les matériaux utilisés dépendent de la durée de vie attendue, de la disponibilité locale, de la pente, du débit et du type de sédiments transportés.
Les barrages en rondins ou en pierres peuvent être permanents ou semi-permanents, tandis que les barrages en sacs de sable sont généralement temporaires. Dans certains ravins, du grillage peut être utilisé pour retenir des matériaux fins, surtout lorsque la pente est modérée, que le bassin versant est réduit et que les écoulements ne transportent pas de gros blocs.
Dimensions Les barrages de correction torrentielle temporaires ont souvent une hauteur inférieure à ou , selon les recommandations techniques et le contexte d’emploi. Le centre de l’ouvrage est généralement placé plus bas que ses extrémités afin de concentrer le débordement au centre et de réduire le risque de contournement par les berges.
Ce principe crée un effet de déversoir, avec une augmentation locale du niveau d’eau en amont de l’ouvrage selon les conditions d’écoulement.
Espacement L’espacement entre plusieurs barrages est déterminant pour ralentir efficacement l’eau et protéger le chenal. Une règle de conception courante consiste à placer chaque barrage de manière que le pied du barrage amont soit approximativement à la même altitude que la crête du barrage aval. Ce dimensionnement permet de créer une succession de petits paliers où l’eau ralentit et dépose une partie de sa charge solide.
Effets sur les sédiments Les barrages de correction torrentielle ont un effet important sur le transport sédimentaire. Ils réduisent la pente du chenal en amont et retiennent une partie des matériaux. En aval immédiat, un affouillement peut d’abord se former à la base de l’ouvrage, avant qu’une accumulation sédimentaire ne modifie à son tour la pente du lit.
Lorsque plusieurs barrages sont installés en série, leur hauteur et leur espacement doivent donc être conçus en tenant compte des effets amont et aval. La rétention sédimentaire varie fortement selon le type d’ouvrage, le régime hydrologique, la pente, la granulométrie et les conditions environnementales locales.
Avantages