Rhone-Thur Projekt
Module IV: Aménagement des cours d'eau et
synergies (deutsche Version)
(Responsable module: Dr. Jean-Louis Boillat, Adjoint
scientifique LCH)
Conformément à la philosophie actuelle
de
la Confédération en matière de protection contre
les
crues, la planification de mesures contre les déficits de
protection
doit également prendre en compte les déficits
écologiques du cours d'eau. La directive 2001 "Protection contre
les crues des
cours d'eau" recommande une procédure systématique qui
doit garantir un traitement identique de tous les droits des eaux et
éviter un point de vue unilatéral. Le module IV veux
appuyer
cet effort par des bases scientifiques et le faciliter par des
recommandations
pratiques.
Dans le passé, la recherche sur la protection
contre les crues était prioritairement orientée sur la
fonctionnalité des mesures, en tenant compte de la
résistance à l'écoulement et le charriage des
sédiments. Contrairement à cette approche traditionnelle,
les projets présentés ci-après
visent également à garantir la fonctionnalité des
mesures de protection contre les crues du point de vue de
l'écologie
et ceci en exploitant les synergies entre la protection contre les
crues, l'environnement, la société et l'économie.
Le Laboratoire de Constructions Hydrauliques de l'EPF-Lausanne(LCH –
EPFL) est en charge du thème "Mesures d'aménagement des
cours d'eau au service de la protection contre les crues,
l'environnement, la société et l'économie" et
travaille sur quatre sous-projets. Ces sous-projets vont permettre
d’appliquer les synergies possibles en utilisant les bases
scientifiques acquises pour des projets pilotes d’aménagement de
rivières dans le cadre de la 3ème correction du
Rhône. Les sous-projets sont les suivants:
SP
IV-1: Mesures pour la diminutions de l’effet de marnage dû au
turbinage des centrales hydrauliques
SP
IV-2: Problématique de l‘alluvionnement des zones
d‘épanchement permanent aménagées comme biotopes
et zones de détente
SP
IV-3: Influence de la macro-rugosité d'un enrochement sur le
charriage et l'érosion en courbe
SP
IV-4: Synergies possibles entre la protection contre les crues et les
aménagements hydroélectriques au fil de l‘eau
SP IV-1: Mesures pour la diminutions de l’effet de
marnage dû au turbinage des centrales hydrauliques
(Contact:
Tobias Meile, Doctorant LCH, tobias.meile@epfl.ch)
Le régime hydraulique de nombreuses
rivières alpines est caractérisé par l'effet de
marnage provoqué par les rejets des centrales
hydroélectriques à accumulation, qui turbinent des
débits importants pour couvrir les pointes
de la demande d'électricité. Ces manœuvres d'exploitation
provoquent des changements d'écoulement rapides,
accompagnés
de variations importantes du niveau d'eau. Ce phénomène
se rencontre notamment dans les rivières canalisées comme
c'est par exemple le cas sur le Rhône en Valais.
Des mesures d'aménagement morphologiques
adéquates telles que rives ou tracés irréguliers,
épis,
élargissements locaux, formes en tresse ainsi que des mesures
d'aménagement hydrauliques, comme des bassins de
rétention
ou des contre-canaux, peuvent atténuer ou faire
disparaître
les effets du marnage.
L'expérience montre que la renaturation ou
revitalisation des cours d'eau, visant à restituer leur
état naturel, contribue à réduire l'effet de
marnage. Ces mesures induisent une diminution des vitesses de
propagation des intumescences, elles favorisent les
interférences dues aux réfractions et réflexions
des ondes de surface et augmentent l'effet de rétention du cours
d'eau. Les bases scientifiques permettant d'optimiser la conjugaison
de ces différents effets restent cependant à
élaborer.
L'objectif de ce projet de recherche est de
quantifier l'impact d'un cours d'eau naturel sur les conditions
d'écoulement non-stationnaires à l'origine du marnage
ainsi que de proposer des mesures d'aménagement adéquates
pour maximiser les
effets réducteurs de ce phénomène. Les
connaissances
acquises doivent permettre de comparer l'efficacité de diverses
possibilités d'aménagement ainsi que l'optimisation
économique
et écologique des différentes mesures. Les
résultats
finaux du projet de recherche serviront de base à
l'élaboration
des programmes de revitalisation de grandes rivières et seront
concrètement appliqués dans le cadre du projet de la
3ème
correction du Rhône en Valais.
SP IV-2: Problématique de l‘alluvionnement des
zones d‘épanchement permanent aménagées comme
biotopes et zone de détente
L'endiguement
des cours d'eau butte fréquemment sur des limites techniques et
écologiques. Il est de ce fait nécessaire d'admettre
l'inondation contrôlée de zones d'épanchement le
long du cours d'eau. Ces zones de rétention peuvent avoir
un effet de laminage significatif sur les pointes de crues. Dans le
but d'établir une synergie avec de nouvelles zones de
réserves naturelles et de loisirs, ces zones
d'épanchement peuvent aussi
être aménagées avec des plans d'eau permanents.
Pour
des cours d'eau à fort transport solide en suspension, comme
c'est généralement le cas en Suisse dans les bassins
versants
à couverture de glacier, la question de l'alluvionnement de ces
zones se doit d'être examinée.
Le Rhône en amont du Léman est une
rivière de montagne caractérisée par un fort
transport en suspension. Au cas où la création de bassins
de rétention
à but écologique ou de détente devait être
envisagée dans ce contexte, des configurations originales
doivent
être trouvées pour empêcher leur alluvionnement
et assurer leur maintien à moyen et long termes. De tels plans
d'eau représenteraient un enrichissement du paysage et du
réseau
écologique de la vallée du Rhône en Valais. En
outre,
ils permettraient d'amortir les intumescences provoquées par les
rejets des centrales hydroélectriques.
L'objectif du sous-projet IV-2 est de
démontrer la faisabilité de telles zones inondables et
d'établir les critères de leur aménagement pour
les protéger de l'alluvionnement.
SP IV-3: Influence de la macro-rugosité d'un
enrochement sur le charriage et l'érosion en courbe
(Contact:
Philippe Chèvre, Diplômant postgrade LCH, philippe.chevre@epfl.ch)
Ce sous-projet est réalisé dans le cadre
d'un travail de diplôme postgrade et fait suite aux recherches
réalisés au LCH par Daniel Hersberger sur l'effet de
macro-rugosités
verticales des murs de protection sur le charriage et l'érosion
locale dans un écoulement en courbe. Les résultats de
ce travail sont consignés dans la thèse de doctorat
intitulée Roughness effect of outside protection walls on flow
and scouring in
bends of sediment transporting mountain rivers. Cette étude a
montré que les macro-rugosités verticales
réduisent
significativement l'érosion du lit.
Le sous-projet IV-3 consistera à analyser cet
effet pour des rives en enrochements en utilisant comme
macro-rugosités un talus à pente variable,
c'est-à-dire un pied de l'enrochement ondulé. Les essais
seront effectués sur la même
installation que pour la recherche précédente. Une
application
pratique du résultat de ces études est prévue dans
le cadre du projet de la 3ème correction du Rhône.
SP IV-4: Synergies possibles entre la protection
contre les crues, la protection de l'environnement et les
aménagements hydroélectriques au fil de l‘eau
(Contact:
Philippe Heller, Doctorant LCH; philippe.heller@epfl.ch)
Dans le cadre d'une pre-étude sur le
Rhône
valaisan, plusieurs axes de synergie entre la protection contre les
crues,
la production d'énergie et la protection de l'environnement ont
été explorés, dont le potentiel
révèle un intérêt certain. Dans la
continuité de cette réflexion, les
objectifs du présent projet peuvent se résumer comme
suit:
- Elaboration d'une méthodologie permettant
l'évaluation des impacts d'aménagements techniques sur
l'environnement dans le but de les optimiser.
- Définition d'une démarche pour
l'identification de tous les paramètres qui influencent un
projet complexe à buts multiples ainsi que la répartition
des coûts d'investissement et des bénéfices du
projet.
- Application à une étude de cas dans le
cadre de la 3ème correction du Rhône.
Ce projet, par son approche innovatrice, devrait
fournir la réponse aux questions suivantes :
- Comment profiter des synergies entre les
aménagements au fil de l'eau et la protection contre les crues
en vue de valoriser l'environnement?
- Comment concevoir un aménagement au fil de
l'eau afin de maximiser les avantages écologiques et
environnementaux?
- Quels sont les paramètres critiques de ce
système complexe dont dépend le succès d'un tel
projet à buts multiples?
- Quelles stratégies conduisent à la
meilleure synergie entre production d'énergie
hydroélectrique, protection contre les crues et environnement?
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