Digue
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Une digue ( / ˈ l ɛ v i / ), [1] [2] digue ( anglais américain ), digue ( anglais du Commonwealth ), remblai , berge ou berge d’arrêt est une structure qui est généralement en terre et qui est souvent parallèle à le cours d’une rivière dans sa plaine inondable ou le long des côtes basses. [3]Le but d’une digue est d’empêcher le cours des rivières de changer et de protéger contre les inondations la zone jouxtant la rivière ou la côte. Les digues peuvent être des structures de crête naturelles qui se forment à côté de la rive d’une rivière, ou être un remblai ou un mur artificiellement construit qui régule les niveaux d’eau. Les anciennes civilisations de la vallée de l’ Indus , de l’Égypte ancienne, de la Mésopotamie et de la Chine ont toutes construit des digues. Aujourd’hui, on trouve des digues dans le monde entier et les défaillances de digues dues à l’érosion ou à d’autres causes peuvent être des catastrophes majeures.
Composants d’une digue :
- Niveau d’eau élevé de conception (HWL)
- Canal d’étiage
- Canal d’inondation
- Versant riverain
- Banquette au bord de la rivière
- Couronne de levée
- Pente côté ville
- Banquette côté ville
- Berme
- Revêtement à faible teneur en eau
- Terrain riverain
- Digue
- Plaine protégée
- Zone fluviale
Le côté d’une digue à Sacramento , Californie
Étymologie
Les locuteurs de l’anglais américain (notamment dans le Midwest et le Deep South ) utilisent le mot levée , du mot français levée (du participe passé féminin du verbe français lever , ‘to raise’). Il est né à la Nouvelle-Orléans quelques années après la fondation de la ville en 1718 et a ensuite été adopté par les anglophones. [4] Le nom dérive du trait des arêtes de la levée étant augmentées plus haut tant le canal que les plaines inondables environnantes.
Le mot moderne digue ou digue dérive très probablement du mot néerlandais dijk , avec la construction de digues en Frise (qui fait maintenant partie des Pays- Bas et de l’ Allemagne ) bien attestée dès le XIe siècle. Le Westfriese Omringdijk , long de 126 kilomètres (78 mi) , achevé en 1250, a été formé en reliant les anciennes digues existantes. Le chroniqueur romain Tacite mentionne que les rebelles Batavi ont percé des digues pour inonder leurs terres et protéger leur retraite (70 CE). [5] Le mot dijk désignait à l’origine à la fois la tranchéeet la banque . Il ressemble étroitement au verbe anglais to dig . [6]
En anglo-saxon , le mot dic existait déjà et se prononçait comme dick dans le nord de l’Angleterre et comme ditch dans le sud. Semblable au néerlandais, les origines anglaises du mot résident dans le creusement d’une tranchée et la formation du sol vers le haut dans une banque à côté. Cette pratique signifie que le nom peut être donné soit à l’excavation, soit à la berge. Ainsi , Offa’s Dyke est une structure combinée et Car Dyke est une tranchée – bien qu’elle ait également soulevé des berges. Dans les Midlands anglais et East Anglia , et aux États-Unis, une digue est ce qu’un fossése trouve dans le sud de l’Angleterre, une borne de propriété ou un canal de drainage. Là où il porte un ruisseau, on peut l’appeler une digue en cours d’exécution comme dans Rippingale Running Dike , qui conduit l’eau du drain d’eau de captage , Car Dyke, au South Forty Foot Drain dans le Lincolnshire (TF1427). La digue Weir est une digue de trempage à Bourne North Fen , près de Twenty et le long de la rivière Glen , dans le Lincolnshire . Dans les Norfolk et Suffolk Broads , une digue peut être un fossé de drainage ou un canal artificiel étroit au large d’une rivière ou large pour l’accès ou l’amarrage, certaines digues plus longues étant nommées, par exemple Candle Dyke.[7]
Dans certaines parties de la Grande- Bretagne , en particulier en Écosse et dans le nord de l’Angleterre , une digue peut être un mur de Campagne, généralement en pierre sèche .
Les usages
Un remblai renforcé
L’objectif principal des digues artificielles est d’empêcher l’inondation de la Campagne adjacente et de ralentir les changements de cours naturels d’une voie navigable afin de fournir des voies de navigation fiables pour le commerce maritime au fil du temps ; ils limitent également le débit de la rivière, ce qui entraîne un débit d’eau plus élevé et plus rapide. Les digues se trouvent principalement le long de la mer, là où les dunes ne sont pas assez solides, le long des rivières pour se protéger des crues, le long des lacs ou le long des polders . De plus, des digues ont été construites dans le but d’empolder ou de délimiter une zone d’inondation. Cette dernière peut être une inondation contrôlée par l’armée ou une mesure visant à empêcher l’inondation d’une zone plus vaste entourée de digues. Des digues ont également été construites comme limites de terrain et comme défenses militaires. Vous trouverez plus d’informations sur ce type de digue dans l’article sur les murs en pierres sèches .
Les digues peuvent être des terrassements permanents ou des constructions d’urgence (souvent en sacs de sable ) construites à la hâte en cas d’inondation.
Certaines des premières digues ont été construites par la civilisation de la vallée de l’Indus (au Pakistan et dans le nord de l’Inde à partir d’environ 2600 avant JC) dont dépendait la vie agraire des peuples harappans. [8] Des digues ont également été construites il y a plus de 3 000 ans dans l’Égypte ancienne , où un système de digues a été construit le long de la rive gauche du Nil sur plus de 1 000 kilomètres (600 miles), s’étendant de l’ actuelle Assouan au delta du Nil sur le rives de la Méditerranée . Les civilisations mésopotamiennes et la Chine ancienne ont également construit de grands systèmes de digues. [9]Parce qu’une digue n’est aussi solide que son point le plus faible, la hauteur et les normes de construction doivent être cohérentes sur toute sa longueur. Certaines autorités ont fait valoir que cela nécessite une autorité gouvernementale forte pour guider le travail, et peut avoir été un catalyseur pour le développement de systèmes de gouvernance dans les premières civilisations. Cependant, d’autres soulignent des preuves de travaux en terre à grande échelle de contrôle de l’eau tels que des canaux et / ou des digues datant d’avant le Roi Scorpion dans l’Égypte prédynastique , au cours de laquelle la gouvernance était beaucoup moins centralisée.
Un autre exemple de digue historique qui protégeait la cité-état croissante de Mēxihco-Tenōchtitlan et la ville voisine de Tlatelōlco, a été construit au début des années 1400, sous la supervision du tlahtoani de l’altepetl Texcoco, Nezahualcoyotl. Sa fonction était de séparer les eaux saumâtres du lac Texcoco (idéal pour la technique agricole Chināmitls ) de l’eau potable fraîche fournie aux colonies. Cependant, après que les Européens ont détruit Tenochtitlan, la digue a également été détruite et les inondations sont devenues un problème majeur, ce qui a entraîné l’assèchement de la majorité du lac au 17ème siècle.
Les digues sont généralement construites en empilant de la terre sur une surface dégagée et plane. Larges à la base, ils se rétrécissent jusqu’à un sommet de niveau, où des remblais temporaires ou des sacs de sable peuvent être placés. Étant donné que l’intensité du débit des crues augmente dans les digues des deux rives et que les dépôts de limon élèvent le niveau des lits des rivières , la planification et les mesures auxiliaires sont essentielles. Les sections sont souvent en retrait de la rivière pour former un canal plus large, et les bassins des vallées inondables sont divisés par plusieurs digues pour empêcher une seule brèche d’inonder une grande surface. Une digue faite de pierres disposées en rangées horizontales avec un lit de gazon mince entre chacune d’elles est connue sous le nom de spetchel .
Les digues artificielles nécessitent une ingénierie importante. Leur surface doit être protégée de l’érosion, c’est pourquoi ils sont plantés de végétation comme l’ Herbe des Bermudes afin de lier la terre. Du côté terre des hautes digues, une basse terrasse de terre appelée banquette est généralement ajoutée comme autre mesure anti-érosive. Du côté de la rivière, l’érosion due aux fortes vagues ou aux courants présente une menace encore plus grande pour l’intégrité de la digue. Les effets de l’érosion sont contrés en plantant une végétation appropriée ou en installant des pierres, des rochers, des tapis lestés ou des revêtements en béton . Des fossés séparés ou des tuiles de drainage sont construits pour s’assurer que la fondation ne se gorge pas d’eau.
Prévention des crues fluviales
Digue brisée sur la rivière Sacramento Une digue empêche les hautes eaux du fleuve Mississippi d’inonder Gretna , en Louisiane , en mars 2005.
D’importants systèmes de digues ont été construits le long du fleuve Mississippi et du fleuve Sacramento aux États-Unis , et le Pô , le Rhin , la Meuse , le Rhône , la Loire , la Vistule , le delta formé par le Rhin, la Meuse/Meuse et l’ Escaut aux Pays- Bas et le Danube en Europe . Pendant la période des Royaumes combattants chinois , le Système d’irrigation de Dujiangyan a été construit par les Qincomme un projet de conservation de l’eau et de lutte contre les inondations. L’infrastructure du système est située sur le Minjiang ( chinois :岷江; pinyin : Mínjiāng ), qui est le plus long affluent du Chang Jiang , dans le Sichuan , en Chine .
Le système de digues du Mississippi représente l’un des plus grands systèmes de ce type trouvés partout dans le monde. Il comprend plus de 5 600 km (3 500 mi) de digues s’étendant sur environ 1 000 km (620 mi) le long du Mississippi, s’étendant de Cape Girardeau , Missouri , au delta du Mississippi . Ils ont été lancés par des colons français en Louisiane au 18e siècle pour protéger la ville de la Nouvelle-Orléans . [10] Les premières digues de Louisiane mesuraient environ 90 cm (3 pi) de haut et couvraient une distance d’environ 80 km (50 mi) le long de la rivière. [dix]Le Corps of Engineers de l’armée américaine, en collaboration avec la Commission du fleuve Mississippi, a étendu le système de digues à partir de 1882 pour couvrir les berges du Caire, dans l’Illinois, jusqu’à l’embouchure du delta du Mississippi en Louisiane. [10] Au milieu des années 1980, ils avaient atteint leur étendue actuelle et mesuraient en moyenne 7,3 m (24 pi) de hauteur; certaines digues du Mississippi atteignent 15 m (50 pi). Les digues du Mississippi comprennent également certaines des plus longues digues individuelles continues au monde. Une de ces digues s’étend vers le sud depuis Pine Bluff , Arkansas , sur une distance d’environ 610 km (380 mi).
Le United States Army Corps of Engineers (USACE) recommande et soutient la technologie de confinement cellulaire (géocellules) en tant que meilleure pratique de gestion. [11] Une attention particulière est accordée à la question de l’érosion de surface, à la prévention du débordement et à la protection de la crête de la digue et de la pente en aval. Le renforcement avec des géocellules fournit une force de traction au sol pour mieux résister à l’instabilité.
Les digues artificielles peuvent conduire à une élévation du lit naturel de la rivière au fil du temps ; que cela se produise ou non et à quelle vitesse dépend de différents facteurs, l’un d’eux étant la quantité et le type de charge de lit d’une rivière. Les rivières alluviales avec d’intenses accumulations de sédiments ont tendance à ce comportement. Des exemples de rivières où des digues artificielles ont entraîné une élévation du lit de la rivière, même jusqu’à un point où le lit de la rivière est plus haut que la surface du sol adjacente derrière les digues, se trouvent pour le fleuve Jaune en Chine et le Mississippi aux États-Unis.
Prévention des inondations côtières
Les digues sont très courantes dans les marais bordant la baie de Fundy au Nouveau-Brunswick et en Nouvelle-Écosse , au Canada . Les Acadiens qui se sont installés dans la région peuvent être crédités de la construction originale de nombreuses digues dans la région, créées dans le but d’exploiter les marais fertiles de marée. Ces digues sont appelées digues. Ils sont construits avec des vannes à charnières qui s’ouvrent à marée descendante pour drainer l’eau douce des marais agricoles et se ferment à marée montante pour empêcher l’eau de mer de pénétrer derrière la digue. Ces vannes sont appelées « aboiteaux ». Dans le Lower Mainland autour de la ville de Vancouver ,Colombie-Britannique , il existe des digues (connues localement sous le nom de digues et également appelées « digues ») pour protéger les terres basses du delta du fleuve Fraser , en particulier la ville de Richmond sur l’île Lulu . Il existe également des digues pour protéger d’autres endroits qui ont été inondés dans le passé, comme le Pitt Polder, les terres adjacentes à la rivière Pitt et d’autres rivières tributaires.
Les digues côtières de prévention des inondations sont également courantes le long de la côte intérieure derrière la mer des Wadden , une zone dévastée par de nombreuses inondations historiques. [12] Ainsi, les peuples et les gouvernements ont érigé des systèmes de digues de protection contre les inondations de plus en plus vastes et complexes pour arrêter la mer même pendant les crues de tempête. Les plus importantes d’entre elles sont bien sûr les énormes digues aux Pays- Bas , qui sont allées au-delà de la simple défense contre les inondations, car elles ont agressivement repris des terres situées en dessous du niveau moyen de la mer. [13]
Digues ou épis d’épis
Ces ouvrages hydrauliques, typiquement construits par l’homme, sont situés en protection contre l’érosion. Ils sont généralement placés dans des rivières alluviales perpendiculaires ou inclinées par rapport à la rive du canal ou du revêtement , [14] et sont largement utilisés le long des côtes. Il existe deux types courants de digues d’épis, perméables et imperméables, selon les matériaux utilisés pour les construire.
Exemples naturels
Des digues naturelles se forment généralement autour des rivières et des ruisseaux des basses terres sans intervention humaine. Ce sont des crêtes allongées de boue et / ou de limon qui se forment sur les plaines inondables de la rivière immédiatement adjacentes aux berges coupées. Comme les digues artificielles, elles agissent pour réduire la probabilité d’inondation des plaines inondables.
Le dépôt de digues est une conséquence naturelle de l’inondation des rivières sinueuses qui transportent de fortes proportions de Sédiments en suspension sous forme de sables fins, de limons et de boues. La capacité de charge d’une rivière dépendant en partie de sa profondeur, les sédiments de l’eau qui se trouve au-dessus des berges inondées du chenal ne sont plus capables de maintenir en suspension la même quantité de sédiments fins que le thalweg principal . Les sédiments extra fins se déposent ainsi rapidement sur les parties de la plaine inondable les plus proches du chenal. Sur un nombre important d’inondations, cela entraînera éventuellement la formation de crêtes à ces endroits et réduira la probabilité de nouvelles inondations et d’épisodes de construction de digues. [15]
Si l’aggradation continue de se produire dans le chenal principal, cela rendra à nouveau le franchissement des digues plus probable, et les digues peuvent continuer à s’accumuler. Dans certains cas, cela peut faire en sorte que le lit du canal s’élève finalement au-dessus des plaines inondables environnantes, enfermé uniquement par les digues qui l’entourent; un exemple est le fleuve Jaune en Chine près de la mer, où les navires de haute mer semblent naviguer au-dessus de la plaine sur le fleuve surélevé. [16]
Les digues sont courantes dans toutes les rivières avec une fraction élevée de Sédiments en suspension et sont donc intimement associées aux canaux sinueux , qui sont également plus susceptibles de se produire lorsqu’une rivière transporte de grandes fractions de Sédiments en suspension. Pour des raisons similaires, ils sont également courants dans les criques de marée, où les marées apportent de grandes quantités de limons et de boues côtiers. Les grandes marées de printemps provoqueront des inondations et entraîneront la formation de digues.
Échecs et manquements
Les digues naturelles et artificielles peuvent échouer de plusieurs façons. Les facteurs qui causent la défaillance des digues comprennent le débordement, l’érosion, les défaillances structurelles et la saturation des digues. La plus fréquente (et dangereuse) est une brèche de digue . Ici, une partie de la digue se brise ou est érodée, laissant une grande ouverture pour que l’eau inonde des terres autrement protégées par la digue. Une brèche peut être une défaillance soudaine ou progressive, causée soit par l’érosion de surface, soit par une faiblesse souterraine de la digue. Une brèche peut laisser un dépôt de sédiments en forme d’éventail rayonnant loin de la brèche, décrit comme un évasement de crevasse. Dans les digues naturelles, une fois qu’une brèche s’est produite, l’espace dans la digue restera jusqu’à ce qu’il soit à nouveau comblé par les processus de construction de digues. Cela augmente les chances que de futures violations se produisent au même endroit. Les brèches peuvent être l’emplacement des coupures de méandres si le sens de l’écoulement de la rivière est dévié en permanence à travers la brèche.
On dit parfois que les digues échouent lorsque l’eau dépasse la crête de la digue. Cela provoquera des inondations dans les plaines inondables, mais comme cela n’endommage pas la digue, cela a moins de conséquences pour les inondations futures.
Parmi les divers mécanismes de rupture qui provoquent des ruptures de digues, l’érosion du sol s’avère être l’un des facteurs les plus importants. Il est important de prévoir l’érosion du sol et la génération d’affouillement en cas de débordement afin de concevoir des digues et des murs anti- inondation stables . Il y a eu de nombreuses études pour étudier l’érodabilité des sols. Briaud et al. (2008) [17]utilisé le test Erosion Function Apparatus (EFA) pour mesurer l’érodabilité des sols et ensuite en utilisant le logiciel Chen 3D, des simulations numériques ont été effectuées sur la digue pour découvrir les vecteurs de vitesse dans l’eau de débordement et l’affouillement généré lorsque l’eau de débordement empiète sur le digue. En analysant les résultats du test EFA, un tableau d’érosion pour catégoriser l’érodabilité des sols a été développé. Hugues et Nadal en 2009 [18]ont étudié l’effet de la combinaison du débordement des vagues et du débordement des ondes de tempête sur la génération d’érosion et d’affouillement dans les digues. L’étude comprenait des paramètres hydrauliques et des caractéristiques d’écoulement telles que l’épaisseur de l’écoulement, les intervalles des vagues, le niveau de surtension au-dessus de la couronne de la digue dans l’analyse du développement de l’affouillement. Selon les essais en laboratoire, des corrélations empiriques liées au débit de débordement moyen ont été dérivées pour analyser la résistance de la digue à l’érosion. Ces équations ne pouvaient s’adapter qu’à la situation, similaire aux tests expérimentaux, alors qu’elles peuvent donner une estimation raisonnable si elles sont appliquées à d’autres conditions.
Osouli et al. (2014) et Karimpour et al. (2015) ont effectué une modélisation physique à l’échelle du laboratoire des digues pour évaluer la caractérisation des scores de différentes digues en raison du dépassement des murs anti-inondation. [19] [20]
Une autre approche appliquée pour prévenir les défaillances des digues est la tomographie de résistivité électrique (ERT). Cette méthode géophysique non destructive permet de détecter à l’avance les zones critiques de saturation dans les remblais. L’ERT peut ainsi être utilisé dans la surveillance des phénomènes d’infiltration dans les structures en terre et agir comme un système d’alerte précoce, par exemple dans les parties critiques des digues ou des remblais. [21]
Voir également
- Affouillement du pont – Enlèvement des sédiments autour des culées ou des piliers du pont par le mouvement de l’eau
- Bunding – Mur de soutènement autour de la source de pollution
- Coupure – Caractéristique structurelle
- Barrage – Barrière qui arrête ou restreint le débit des cours d’eau de surface ou souterrains
- Structure en terre – Bâtiment ou autre structure fabriqué en grande partie à partir de sol
- Remblai (terrassements) – Mur ou talus pour transporter une route ou un rail sur un terrain bas ou au bord de l’eau
- Lutte contre les inondations – Méthodes utilisées pour réduire ou prévenir les effets néfastes des eaux de crue
- Lutte contre les inondations aux Pays-Bas – Lutte artificielle contre les inondations aux Pays-Bas
- Canal de lave
- Nullah – Vallée escarpée et étroite
- Digue – Forme de défense côtière
- Digue dormante – Digue qui soutient une digue de première ligne
- Affaissement – Mouvement vertical vers le bas de la surface de la Terre
- Tranchée – Canal creusé dans le sol
Remarques
- ^ “digue – signification de digue dans le dictionnaire Longman de l’anglais contemporain” . Ldoceonline.com .
- ^ “signification de digue dans le dictionnaire anglais de Cambridge” . Dictionnaire.cambridge.org .
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- ^ “digue” . Dictionnaire anglais Oxford (éd. En ligne). Presse universitaire d’Oxford . (Abonnement ou adhésion à une institution participante requise.) 1718-1720 : “Dumont Plan, New Orleans” [étiquette de la carte]. Montré dans Justin Winsor, (1895) Le bassin du Mississippi : La lutte en Amérique entre l’Angleterre et la France 1697-1763. Boston; New York : Houghton, Mifflin and Company ISBN 0833747223 . 1770 : “La ville [La Nouvelle-Orléans] est protégée des inondations du fleuve par une berge surélevée, généralement appelée la Levée.” Philip Pittman, L’état actuel des colonies européennes sur le Mississippi ; avec une description géographique de cette rivière. Londres
- ^ Histoires de TaciteV 19
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- ^ “Civilisations de la vallée de l’Indus” . Histoire-monde.org . Archivé de l’original le 9 juin 2012 . Récupéré le 12 septembre 2008 .
- ^ Needham, Joseph. (1971). Science et Civilisation en Chine : Volume 4, Physique et Technologie Physique, Partie 3, Génie Civil et Nautique. Cambridge : Cambridge University Press ; Brian Lander. “Gestion de l’État des digues fluviales au début de la Chine: nouvelles sources sur l’histoire environnementale de la région centrale du Yangzi.” T’oung Pao 100.4–5 (2014): 325–62.
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- ^ “Levee Erosion and Scour Potential Due to Floodwall Overtopping (PDF Download Available)” . ResearchGate .
- ^ Arosio, Diego; Munda, Stefano; Tresoldi, Greta ; Papini, Monique; Longoni, Laure; Zanzi, Luigi (13 octobre 2017). “Un système de résistivité sur mesure pour le suivi de la saturation et des infiltrations dans les digues en terre : installation et validation” . Géosciences ouvertes . 9 (1): 457–467. Bibcode : 2017OGeo….9…35A . doi : 10.1515/geo-2017-0035 . ISSN 2391-5447 .
Liens externes
Wikimedia Commons a des médias liés aux digues . |
- “Well Diggers Trick”, juin 1951, article de Popular Science sur la façon dont les ingénieurs de lutte contre les inondations utilisaient une ancienne méthode pour protéger les digues d’inondation le long des rivières contre les infiltrations sapant la digue
- “Conception et construction de digues” Manuel de l’ingénieur de l’armée américaine EM-1110-2-1913
- Le manuel des digues internationales