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La dynamique de l'érosion en ravines peut se ramener à deux mécanismes principaux: l'érosion en profondeur et l'érosion remontante ou régressive. La première s'attaque au fond de la ravine et a pour effet d'approfondir et d'élargir celle-ci. L'érosion remontante allonge le chenal dans des zones amont non ravinées, développe le réseau hydrographique et accroit sa densité en créant de nouveaux affluents. C'est pourquoi, pour être efficace, la lutte contre le ravinement doit stabiliser d'une part la pente des cours d'eau et d'autre part les bords d'arrachement.

1.2 Objectif à long terme des mesures de lutte: la végétation

En matière de lutte contre le ravinement, il est profitable d'identifier les objectifs à long et à court terme car il est souvent très difficile, sinon impossible, d'atteindre directement l'objectif à long terme en matière de végétation. Il faut d'abord modifier les conditions de ravinement. Ces modifications représentent les objectifs immédiats.

Là où un couvert végétal efficace peut s'installer, il est possible de corriger les gradients par des plantations sans autres mesures mécaniques. Il est rare, toutefois, que la végétation puisse à elle seule consolider les bords d'arrachement car les forces d'écoulement se concentrent en ces endroits. Dans les ravines, le couvert le plus efficace se caractérise par une grande densité végétale, des systèmes radiculaires profonds et fournis, des plants de petite taille. Bien qu'on ne puisse fournir de données quantitatives, il est évident qu'un couvert dense et de petite taille, doté de racines fournies et profondes, accroit la stabilité de la surface du sol.

1/ Ingénieur hydraulicien principal, Service forestier des Etats-Unis (Station expérimentale des forêts et parcours des Montagnes rocheuses); l'auteur travaille à Tempe (Arizona) et coopère avec l'Université d'Etat de l'Arizona; la Station expérimentale a son siège à Fort-Collins et coopère avec l'Université d'Etat du Colorado.

D'autre part, des végétaux longs et souples, comme certaines hautes herbes, s,étalent sur le fond de la ravine sous l'impact du courant. Elles constituent une surface de contact lisse entre l'écoulement et le lit primitif et peuvent accroître substantiellement les vitesses d'écoulement. Cette accélération du débit peut menacer les berges en méandres et, malgré la protection du fond, élargir la ravine. Les arbres, notamment si on les laisse dépasser le stade du baliveau, peuvent contenir l'écoulement et le détourner contre la berge. Quand ces rétrécissements sont fréquents, les flots peuvent quitter le lit de la ravine, ce qui est très peu souhaitable car, dans bien des cas, de nouvelles ravines se forment ainsi que de nouvelles entailles par lesquelles le débit réintègre son chenal d'origine.

1.3 Mesures techniques aidant à la reprise de la végétation

Si les conditions offertes à la croissance végétale ne permettent pas des plantations directes (en raison du climat ou de la configuration du terrain, ou encore de la gravité du ravinement),il faut prendre des mesures d'ordre technique. Ces mesures sont presque toujours nécessaires dans les endroits critiques où se produisent invariablement des divagations des cours d'eau. C'est le cas par exemple des points de rupture de pente dans le lit de 1a ravine, des bords d'arrachement et des tronçons proches du débouché des ravines où les phénomènes d'approfondissement, d'élargissement et de dépôt alternent fréquemment quand l'écoulement varie. Les ruptures de pente entraînent des modifications du gradient longitudinal. Un gradient adouci s'étend vers l'amont en creusant le lit. Normalement, il est facile d'identifier les secteurs critiques car le stade actif de l'érosion dans ces endroits laisse le lit et les berges dans un état brut et bouleversé.

Le projeteur doit avoir présent à l'esprit qu lune végétation bien installée se perpétue d'elle-même et représente donc un type de lutte permarient. En revanche, les interventions à caractère technique exigent toujours un certain degré d'entretien. Comme l'entretien demande de l'argent et du temps, il faut établir les projets de manière à ce qu'il ne soit pas indéfiniment nécessaire.

Une conception technique efficace doit contribuer à établir et restaurer la végétation. Il existe différentes manières d'aider la végétation d'un site à se reconstituer. Si le gradient de la ravine est stabilisé, la végétation peut s'installer sur le lit. Les fonds de ravines étant stabilisés, il sera possible de consolider les berges car le pied des talus latéraux ne bouge pas. On peut accélérer ce processus mécaniquement en faisant glisser les berges de la ravine si elles sont trop raides,pour que la végétation puisse s'installer. Mais le glissement ne doit se faire qu'une fois le fond stabilisé. La reconstitution de la végétation est également plus rapide si des dépôts importants et épais de sédiments s'accumulent dans la ravine au-dessus des ouvrages. Ces dépôts alluviaux constituent d'excellents aquifères, accroissent la capacité d'emmagasinement du chenal, atténuent les gradients des chenaux et, de ce fait, les débits de pointe. Les dépôts qui s'accumulent dans les chenaux peuvent aussi faire remonter le plan phréatique dans le terrain situé en dehors de la ravine. Ils réactivent parfois des sources taries ou transforment des sources temporaires en écoulement permanent. Tous ces résultats créent des conditions beaucoup plus favorables pour la croissance végétale que celles qui existaient avant les opérations.

1.4 La restauration des bassins versants renforce les mesures de lutte contre le ravinement

Les mesures prises à l'extérieur du chenal peuvent également favoriser les processus de reconstitution de la végétation dans la ravine. Les travaux d'amélioration du bassin versant, qui ont pour objet d'augmenter l'infiltration, diminuer le ruissellement et étaler l'écoulement au lieu de le concentrer, favorisent la cicatrisation des ravines. Normalement, cependant, les améliorations sont plus rapides quand on agit dans la ravine plutôt qu'à l'extérieur, parce que le traitement est concentre et que - ue la quantité d'humidité disponible est plus importante dans le cours d'eau lui-même.

On a mis au point de nombreux types de mesures de restauration des bassins versants. Étant donné qu'elles ne font que compléter les mesures de lutte contre le ravinement, il suffit d'en citer quelques exemples: ensemencement et plantation avec et sans préparation du terrain et fertilisation; transformation du couvert végétal; ouvrages de génie civil tels que construction de réservoirs, dérivations des eaux, terrasses, banquettes, tranchées et sillons.

1.5 Objectifs immédiats de la lutte

L'étude des relations entre les travaux de génie civil et le couvert végétal en ce qui concerne la lutte contre le ravinement a montré que les divers types de mesures profitent de différentes manières aux végétaux. Il est donc important de définir le type d'aide le plus approprié pour l'établissement de la végétation. Il faut pouvoir répondre à un certain nombre de questions telles que: est-ce que le régime hydrique actuel du fond de la ravine est suffisant pour alimenter une végétation, ou faut-il relever le fond pour accroître l'humidité disponible ? Il faut admettre qu'un relèvement constant, régulier du fond de la ravine n'est pas réalisable. En raison des processus de sédimentation en amont des barrages, les dépôts présentent une section transversale en coin, ainsi qu'on le voit quand on relève leur emplacement le long du thalweg.

Les objectifs immédiats d'un traitement du ravinement doivent tenir compte non seulement du couvert végétal mais aussi d'autres éléments. Généralement, il s'agit de considérations touchant à l'hydraulique, la sédimentation, la pédologie, et parfois la logistique nécessaire pour l'aménagement des bassins versants. Par exemple, un aménagement peut nécessiter,en des points stratégiques, des dépôts aussi épais que possible, pour assurer des passages transversaux peu profonds. Pour cela, il faut favoriser au maximum l'accumulation de sédiments. En conséquence, si la capture des sédiments représente un objectif souhaitable, il convient de construire de gros barrages. Mais si, pour des considérations esthétiques, on ne souhaite pas construire de barrages de consolidation (et si la logistique du bassin versant et la reconstitution de la végétation ne posent pas de problèmes), on peut stabiliser le fond de la ravine au moyen de barrages enterrés dans le lit, donc invisibles à l'oeil du profane. Ces exemples montrent combien il est important de définir les objectifs immédiats et les objectifs généraux d'un traitement envisagé avant de décider des méthodes et des moyens à mettre en oeuvre. Les objectifs déterminent les mesures; les mesures déterminent le type de résultat.

2. BARRAGES DE CONSOLIDATION POREUX

Le barrage de consolidation représente l'ouvrage d'art le plus couramment utilisé. Les forces qui agissent sur un barrage de consolidation dépendent de la conception et du type de matériau de construction. Les barrages non poreux et dépourvus de barbacane, comme ceux qui sont construits en béton, feuilles d'acier, maçonnerie mouillée et fibre de verre, subissent fortement l'impact des forces d'écoulement et hydrostatiques. Il faut donc les ancrer solidement dans les berges de la ravine de manière à transmettre une bonne partie de la pression. Par contre, les barrages poreux libèrent une partie de l'écoulement à travers l'ouvrage, ce qui diminue d'autant la hauteur d'eau qui franchit le déversoir et les forces dynamiques et hydrostatiques qui s'exercent sur le barrage. Les berges sont soumises à une pression beaucoup moins forte que dans le cas des barrages non poreux. Comme les ravines se creusent généralement dans des sols relativement tendres, il est plus facile de concevoir des barrages de consolidation poreux efficaces que des barrages non poreux. Une fois que le bassin d'un barrage poreux ou non poreux est rempli par des dépôts sédimentaires, la stabilité de l'ouvrage est moins délicate car la crête du barrage devient le nouveau niveau du plancher de la ravine vers l'amont.

On peut utiliser les enrochements pour divers types de barrages de consolidation. Les barrages peuvent être construits uniquement en pierres sèches ou bien en pierres renforcées par une armature métallique, des pieux en acier ou tout autre matériau. Ces renforcements peuvent influer sur le calibrage des pierres. Si l'on utilise un grillage métallique à petite maille, des pierres de petite dimension suffiront là où le débit nominal nécessiterait normalement un plus gros calibre.

Nous allons décrire quelques modèles de barrages de consolidation, mais l'éventail des conceptions en ce domaine est très largement ouvert. De nombreuses variantes sont possibles. Les barrages construits essentiellement en, enrochements sont parmi les plus efficaces et les moins coÙteux. C'est donc sur eux surtout que portera l'accent dans les descriptions ci-après.

2.1 Barrages en pierre sèche

La Figure 1 illustre le principe d'un barrage de consolidation en pierre sèche. A partir des croquis fournis ici, on peut calculer la cubature des terrassements et les volumes de pierres nécessaires pour la construction. On peut également calculer le volume de pierres en utilisant une équation décrite dans la section intitulée "Equations pour le calcul des volumes". On peut aussi se servir d'un ordinateur pour calculer les volumes si l'on a la, possibilité d'utiliser le programme d'ordinateur mis au point par Heede et: Mufich (1974). Dans un projet réalisé au Colorado, ces croquis ont été très utiles sur le terrain comme plans de construction (3).

Les barrages en pierre sèche n'étant pas renforcés, l'angle de talus naturel de la roche détermine en principe l'inclinaison des parois du barrage. Cet angle dépend du type, du poids, du calibre et de la forme des pierres et de leur distribution granulométrique. Si les parois du barrage sont construites selon un angle plus abrupt que l'angle de talus naturel, l'ouvrage n'est pas stable et risque de se déformer au premier gros ruissellement. Pour la conception des barrages de consolidation, on peut utiliser la formule empirique ci-après:

2.2 Barrages en pierre sèche maintenus par une armature métallique

Les barrages de consolidation maintenus par une armature métallique ont une forme identique à celle des barrages en pierre sèche, mais sont entourés d'un grillage métallique qui renforce l'ouvrage. La souplesse disponible à l'intérieur du grillage métallique est suffisante pour pouvoir adapter la forme de l'ouvrage, si les côtés du barrage ne sont pas dès l'origine façonnés selon l'angle de talus naturel. Il faut donc utiliser les mêmes critères théoriques pour les barrages à armature métallique que pour les ouvrages en pierre sèche.

Le grillage métallique doit: (1) être résistant à la corrosion, (2) avoir une solidité suffisante pour soutenir la pression exercée par l'écoulement et par les pierres, et (3) avoir des ouvertures n'excédant pas la dimension moyenne des roches constituant le barrage. Le grillage n'est pas toujours efficace dans les ravines encombrées de gros galets qui subissent des écoulements charriant des débits solides lourds et grossiers.

2.3 Barrages simples

Les barrages de consolidation en pierre sèche à paroi simple (Figure 3) sont très différents, quant à leur forme et matériaux de construction, des barrages en pierre sèche et des barrages à armature métallique. Ces ouvrages se composent d'une paroi grillagée, fixée à des piquets d'acier, tendue à angle droit en travers de la ravine et d'un remplissage de pierres en amont de la paroi. Le remblai pierreux peut être disposé selon un angle plus abrupt que l'angle naturel, pour deux raisons:

Figure 1. Plans de construction d'un barrage de consolidation en pierre sèche.

Les études de projet concernant ce type de barrage de consolidation doivent mettre l'accent sur les spécifications relatives au grillage métallique, et sur la pose, l'écartement et la fixation des pieux en acier. Les spécifications relatives au grillage métallique sont les mêmes que pour les barrages à armature métallique.

Les pieux d'acier doivent être suffisamment solides pour résister à la pression du remblai rocheux et des écoulements. Ils doivent être enfoncés dans le fond de la ravine et dans les talus latéraux à une profondeur suffisanté pour que leur stabilité soit assurée dans un sol saturé. S'il n'est pas possible d'enfoncer les pieux assez profondément, on renforcera leur stabilité par des haubans. Ces haubans doivent être ancrés à d'autres piquets qui sont ensuite recouverts, donc maintenus en place par le remblai ,pierreux.

Si le grillage métallique forme une poche excessive, la hauteur de l'ouvrage diminue et la stabilité du barrage est compromise. La figure 4 montre un barrage simple au moment de l'achèvement de la construction.

2.4 Barrages doubles

Les barrages de consolidation en pierre sèche à paroi double comportent deux rideaux de grillage métallique, tendus en travers du chenal à une certaine distance l'un de l'autre (Figure 5). Avec ce type de barrage, il est absolument indispensable d'utiliser des pierres bien calibrées, sinon la relative minceur de l'ouvrage laisserait rapidement passer un écoulement en jets d'eau. On ne doit recourir aux barrages doubles que si l'on est sûr de pouvoir calibrer efficacement les pierres.

Dans le Colorado (3), on a disposé les parois parallèles à un écartement de 0,6 m. Les débits de pointe ne dépassaient Pas 0,7 m³/s et les débits solides consistaient essentiellement en matériaux fins. La hauteur des barrages n'excédait pas 1,8 m (Figure 6). Sur de nombreux barrages, il a fallu procéder à des travaux d'entretien et de réfection car le passage de courants d'eau trop importants à travers les ouvrages a endommagé les berges. Le pourcentage de pierres de petit calibre était insuffisant.

Dans le cas de gros débits, disons 2 mètres cubes/seconde (m³/s), ou quand on se trouve en présence de ravines situées sur le flanc de collines escarpées, le barrage double doit être plus large à la base qu'à la crête. Ce dispositif renforce la stabilité de l'ouvrage et augmente la longueur de l'écoulement à travers la partie inférieure du barrage.

2.5 Gabions

Un barrage de consolidation en gabions est formé de cages de grillage métallique préfabriquées, remplies de pierres. Ces cages sont posées côte à côte et l'une sur l'autre pour former le barrage. Normalement, ce type de barrage est plus plaisant à l'oeil, d'un point de vue esthétique, mais il est plus coûteux que les barrages de consolidation en enrochement ou à, armature métallique.

2.6 Lutte contre les arrachements en tête de ravin

on peut stabiliser les arrachements en tête de ravin au moyen d'ouvrages de types divers, mais tous doivent satisfaire à deux conditions importantes: (1) ils doivent posséder une certaine porosité de manière à éviter des pressions excessives et à ne pas nécessiter la construction de fondations importantes et lourdes, et (2) ils doivent comporter un filtre inverse d'un type quelconque, qui achemine progressivement les eaux d'infiltration des petites vers les grandes ouvertures de l'ouvrage. Sinon, les sols sont entraînés à travers l'ouvrage et l'érosion se produit. On peut obtenir un filtre inverse en faisant glisser la paroi du bord d'arrachement sous un angle tel que les matériaux puissent être disposés par couches de granulométrie croissante, des sables fins à grossiers et des graviers fins à grossiers. On peut également obtenir de bons résultats en employant un revêtement anti-érosion, feuille de plastique disponible en deux qualités de porosité.

Si l'on utilise des parois en pierres renforcées par un grillage ,métallique et des pieux en acier, on peut réduire au minimum la préparation du site. L'enrochement peut constituer un moyen efficace de lutte contre les arrachements en tête de ravin (3) si l'on peut également maîtriser l'écoulement au travers de l'ouvrage. Comme pour les barrages de consolidation en enrochements, la dimension, la forme et le calibre des pierres comptent pour beaucoup dans le bon fonctionnement de l'ouvrage. La paroi du bord d'arrachement doit être talutée un peu en retrait de manière que l'on puisse y appuyer 'les pierres.

Si le pied du blocage est enlevé par l'érosion, le remblai est perdu. C"est pourquoi, dans la conception, il faut bien veiller à le consolider. On peut concevoir un barrage en enrochements pour dissiper l'énergie des écoulements en cascades et piéger les sédiments (Figure 7). Les dépôts de sédiments contribueront aussi à consolider le pied du blocage, favorisant le développement de le végétation aux époques où le débit dans le chenal est nul ou faible.

3. CRITÈRES GÉNÉRAUX DE CONCEPTION

3.1 Pierre sèche

La pierre s'est avérée constituer un matériau de construction particulièrement bien adapté quand elle est employée correctement. On la trouve souvent sur le terrain même, ce qui évite des frais de transport sur de longues distances. On peut utiliser des machines ou la main-d'oeuvre manuelle. La qualité, la forme, la dimension et le calibre des pierres utilisées pour la construction d'un barrage de consolidation influent sur le bon fonctionnement et la durée de vie de l'ouvrage. Évidemment, si l'on a affaire à une pierre qui se désintègre rapidement quand elle est exposée à l'eau et à l'air, l'ouvrage ne durera guère. De plus, si l'on utilise uniquement des petites pierres, celles-ci peuvent se déplacer sous l'impact du premier débit abondant et le barrage est rapidement détruit. Par contre, un barrage de consolidation construit en gros blocs laissant de larges vides dans l'ouvrage offrira une certaine résistance à l'écoulement mais laissera éventuellement passer des courants d'eau à travers les trous. Ces courants sont extrêmement destructeurs s'ils sont orientés vers des ouvertures dans la protection des berges ou autres parties non protégées du chenal. La présence de larges vides dans les barrages de consolidation empêchent également les sédiments de s'accumuler en amont des ouvrages. En général, cette -iccumulation est souhaitable car elle accroît la solidité des ouvrages et contribue à stabiliser la ravine.

Si la pierre est bien calibrée, on évite la présence de ces gros trous Une pierre bien calibrée laisse masser un certain écoulement à travers l'ouvrage. La majeure partie de le pierre utilisée doit être suffisamment volumineuse pour résister à l'écoulement.

Étant donné que la dimension et le calibrage des pierres dépendent de la taille du barrage et de l'importance du débit, il est impossible de formuler des règles strictes en matière de calibrage efficace des pierres. Les recommandations ci-après se fondent sur des valeurs empiriques établies d'après des traitements de ravines exécutés dans les Montagnes rocheuses du Colorado, et doivent être appréciées en conséquence. Le projeteur ne doit utiliser ces valeurs que comme base de décision en ce qui concerne sa propre région. En règle générale cependant, le diamètre des pierres ne doit pas être inférieur à 10 cm et 25 pour cent de l'ensemble des pierres doit entrer dans la catégorie 10-14 cm. La limite supérieure dépendra de la taille du barrage; les grands barrages peuvent comporter des pierres plus grosses que les petits barrages. Il vaut mieux éviter les pierres plates et rondes, matériaux de rivière par exemple. Les unes comme les autres s'échappent plus facilement de l'ouvrage nue les pierres concassées qui s'accrochent bien les unes aux autres. En général, les gros débits nominaux de pointe nécessitent des pierres de plus gros calibre que les petits débits. A titre, d'exemple, prenons un barrage dont la hauteur totale est comprise entre 1 et 2 m, la hauteur totale étant mesurée du fond du barrage au sommet de la revanche. Il s'agit d'un barrage en pierre sèche sans renforcement. on estime que le débit de pointe théorique n'excède pas 1 mètre cube/seconde (m³/s). Pour être efficace, le calibrage des pierres devrait se répartir entre les classes ci-après:

Si par contre la hauteur du barrage passe à 3 m, on peut placer des pierres ayant jusqu'à 1 m de diamètre, à raison de 15 pour cent du volume, à la base du barrage, la seconde catégorie diminuant d'autant; si l'on estime eue le débit de pointe ne dépassera pas 0,75 m³/s, on peut supprimer la catégorie 31-45 cm et prendre 55 pour cent du volume dans la classe 20-30 cm.

Pour les ravines temporaires, on ne dispose au'exceptionnellement de renseignements utiles concernant le débit et permettant d'évaluer de manière réaliste les vitesses moyennes à l'endroit des ouvrages. Dans ce cas, on peut utiliser une formule mise au point par Isbach et mentionnée par Leliavsky (8) pour vérifier s'il est opportun d'employer des calibres plus gros que ceux indiqués par la méthode du calibrage. Cette équation met en rapport le poids des pierres (W) avec la vitesse moyenne de l'écoulement (V) et s'énonce comme suit:

où W représente le poids des pierres correspondant au calibre D₆₅. D₆₅ représente le calibre du tamisage d'un matériau dont 65 pour cent est cons titué d'éléments plus fins. D'après cette formule, 65 pour cent des pierres peuvent être plus petites et 35 pour cent plus grosses que le poids calculé. Comme il a été vu plus haut, un diamètre de 10 cm représente le calibre minimum possible.

3.2 Écartement

L'emplacement d'un ouvrage de consolidation dépend tout d'abord de l'écartement imposé, pour les ouvrages. Les conditions d'écartement dépendent des gradients des dépôts sédimentaires qui devraient s'accumuler en amont des barrages, de la hauteur effective des barrages, des crédits disponibles et du but recherché en ce qui concerne le traitement de la ravine. Si, par exemple, on se propose de retenir le maximum de sédiments possible, il faut construire des barrages élevés, largement espacés. Par contre, si l'objectif consiste à stabiliser le gradient de la ravine, il faut dans ce cas un écartement relativement réduit et des barrages de faible hauteur.

En général, on obtient l'écartement le plus efficace et le plus économique en installant le barrage de consolidation en bordure amont des dépôts sédimentaires définitifs du barrage suivant en aval. Cet écartement idéal ne peut être qu'estimatif bien sûr, quand on cherche à établir des directives pour les plans de construction.

Normalement, quand on se fixe pour objectif la lutte contre le ravinement, il faut que la distance entre les barrages de consolidation soit suffisamment importante pour que l'on puisse utiliser à plein la capacité de rétention de sédiment des ouvrages. Pour calculer cet écartement, il faut bien connaître les relations qui existent entre le gradient initial des chenaux de ravine et celui des dépôts sédimentaires qui s'accumulent audessus des barrages de consolidation installés dans les ravines. Plusieurs auteurs ont bâti des hypothèses concernant cette relation. D'autres ont démontré que ce n'est pas seulement le gradient initial du chenal qui influe sur la pente des dépôts, mais aussi la largeur du chenal au point occupé par l'ouvrage et la hauteur de la crête de l'évacuateur par rapport au fond du chenal primitif. Les relations mises au point à ce jour l'ont été de façon tout à fait empirique et il est nécessaire de poursuivre les recherches pour en définir les bases théoriques.

Au Colorado, on a étudié les barrages en terre pour établir des directives en vue de déterminer l'écartement des barrages (3). Les données indiquent que, dans les ravines ayant un gradient de moins de 20 pour cent, les barrages n'interfèrent pas avec la retenue des sédiments si l'écartement est calculé en fonction d'une pente des dépôts de 0,7 pour cent par rapport au gradient primitif de la ravine. Si le gradient de la ravine dépasse 20 pour cent, les dépôts sédimentaires auront un gradient de 0,5 par rapport à celui de la ravine. Heede et Mufich (6) ont mis au point une formule qui facilite le calcul de l'écartement des barrages et qui s'énonce comme suit:

où S représente l'écartement, H_E la hauteur effective du barrage mesurée du fond de la ravine au sommet de l'évacuateur, G est un rapport a qui ui représente le gradient de la ravine, µ désigne l'angle correspondant au gradient de la ravine (G = tang.a), et K est une constante. L'équation se fonde sur l'hypothèse que le gradient des dépôts sédimentaires est de (1-K)G. En ce qui concerne l'exemple du Colorado, les valeurs de K sont les suivantes:

Le projeteur peut utiliser la formule (1) généralisée, une fois déterminée la valeur de K applicable à la zone à traiter. Pour fixer cette valeur, il faut étudier des ouvrages ayant plus de 10 ans. La figure 8 montre la relation entre l'écartement des barrages, leur hauteur et le gradient de la ravine. Pour une ravine donnée, le nombre de barrages nécessaires diminue quand l'écartement ou la hauteur effective du barrage s'accroît, et augmente en même temps que le gradient de la ravine. La figure 9 montre un tronçon de ravine de 609 m (2 000 pieds).

3.3 Ancrages

Le fait d'ancrer un barrage de consolidation dans les talus latéraux et le fond de la ravine renforce considérablement la stabilité de l'ouvrage. Ce genre d'ancrage est important dans les ravines oÙ l'on peut s'attendre à de gros débits de pointe et où les sols sont fortement sujets à l'érosion (par exemple, les sols ayant une forte teneur en sable). On a installé avec succès des barrages de consolidation en pierre sèche, sans ancrage dans des sols dérivés d'un granit du Pikes Peak mais les débits de pointe estimés ne dépassaient pas 0,2 m³/s (Référence bibliographique No 1).

Pour empêcher les flots destructeurs de contourner le barrage et de saper les berges, on prolonge l'ancrage jusque dans les talus latéraux de la ravine. L'affouillement risquerait de créer des vides entre le barrage et la berge, ce qui rendrait l'ouvrage inefficace. Les ancrages diminuent le danger d'affouillement et de minage autour des barrages de consolidation car ils ont pour effet d'allonger considérablement le chemin parcouru par les infiltrations. A mesure que les vides du dispositif d'ancrage se bouchent, la longueur de parcours des infiltrations augmente. Il s'ensuit une diminution de la vitesse d'écoulement des eaux d'infiltration et, de ce fait, un affaiblissement de la force érosive.

La pièce d'ancrage placée dans le fond de la ravine est destinée à préserver le barrage de consolidation contre un sapement de l'ouvrage par l'aval. La base de l'ancrage, qui constitue l'empattement du barrage, doit donc être conçue de manière à se trouver au-dessous de la surface du radier. Cela est particulièrement important pour les ouvrages à parois et pour les ouvrages imperméables qui sont davantage exposés à un affouillement à la base. L'eau qui s'écoule par-dessus l'évacuateur forme une chute qui crée une principale zone critique d'impact à l'endroit où le ressaut hydraulique frappe le fond de la ravine. Cet endroit est situé à une certaine distance de l'ouvrage. Par ailleurs, les flancs des barrages de consolidation en enrochements et à armature métallique plongent sous le radier et il n'y a pas de chute dénoyée.

Les ancrages se composent d'une tranchée de 0,6 m de profondeur et de largeur, creusée en travers du chenal. La présence de grandes quantités de débris sur la partie inférieure des talus du chenal ou de larges fissures et crevasses dans les parois des berges est un signe d'instabilité excessive; il faut alors porter la profondeur de la tranchée à 1,2 ou 1,8 m.

Pour construire le barrage on commence par remplir l'ancrage au moyen d'un enrochement. Puis on érige le barrage sur ce blocage. Il faut contrôler attentivement la répartition du calibre des pierres dans les ancrages. Si on laisse de grands vides, les vitesses d'écoulement à l'intérieur de l'ouvrage peuvent entraîner les matériaux des berges. Comme les pierres des dispositifs d'ancrage sont logées dans la tranchée et ne peuvent donc être aisément déplacées, il est avantageux d'utiliser des éléments plus petits, par exemple un mélange contenant 80 pour cent de pierres ayant un diamètre inférieur à 14 cm.

3.4 Hauteur

La hauteur effective d'un barrage de consolidation (H_E) représente la différence entre la côte de la crête de l'évacuateur et le fond de la ravine primitive. La hauteur des ouvrages n'influe pas seulement sur leur écartement mais aussi sur le volume des dépôts sédimentaires.

Heede et Mufich (6) ont mis au point une formule qui met en rapport le volume des dépôts sédimentaires avec l'écartement et la hauteur effective (du barrage:

où V_S représente le volume de sédiments, S l'écartement et L_HE la longueur moyenne du barrage, compte tenu de sa hauteur effective calculée d'après l'équation:

où L_B représente la largeur du fond, L_U la largeur de berge de la ravine mesurée d'un bord à l'autre et D la profondeur de la ravine. Si l'on remplace S dans l'équation (4), on obtient:

où la constante K possède les valeurs trouvées applicables à la zone traitée. L'équation (6) montre que l'augmentation des dépôts sédimentaires est égale au carré de la hauteur effective de l'ouvrage, ainsi qu'on le voit à la figure 10.

Dans la pratique, la courbe de sédimentation de la figure 10, établie sur la base du modèle d'accumulation des sédiments vaut pour le traitement de ravines ayant des sections transversales identiques et des gradients allant de 1 à 30 pour cent. Dans cette gamme, la différence est de 4,5 pour cent, les dépôts moins importants correspondant aux gradients plus forts, proportion négligeable dans de telles estimations. Le volume des dépôts, comparé à celui qui se produit sur une pente de 1 pour cent, diminue de 10 pour cent sur un gradient de 45 pour cent si les sections transversales sont constantes. L'amplitude des sections transversales influe bien sûr très fortement sur l'accumulation de sédiments.

Dans la plupart des cas, la hauteur du barrage n'est limitée que par l'un ou la totalité des critères ci.-après: (1) coûts, (2) stabilité et (3) géométrie du chenal du point de vue des conditions du déversoir. On traitera plus loin des relations de coûts entre les différents types de barrages de consolidation en enrochements. Il faut calculer la stabilité des barrages de consolidation imperméable chaque fois que des vies ou des biens pourraient être mis en danger par une défaillance de l'ouvrage. Heede (2) a proposé pour ces calculs un modèle facile à suivre. Les barrages perméables, tels que les barrages de consolidation en pierre sèche ne sont pas faciles à analyser du point de vue de la stabilité en raison d'un certain nombre d'inconnues, dont la porosité de l'ouvrage.

Des barrages de consolidation ayant fait l'objet d'essais très stricts dans le Colorado (3) présentaient les hauteurs maximums ci-après: barrages en enrochements à armature métallique: 2,2 m, barrages à parois (épaisseur de 0,6 m) 1,8 m.

Dans les ravines peu larges et peu profondes mais où les débits accusent de fortes amplitudes, la hauteur effective des barrages peut être considérablement limitée par les exigences du déversoir. Cette limitation peut découler de la hauteur de déversement nécessaire pour recevoir les débits et débris prévus.

3.5 Évacuateurs

Étant donné que l'on peut considérer les évacuateurs de barrages de consolidation en enrochements comme des déversoirs à seuil épais, on peut leur appliquer la formule du débit concernant ce type de déversoir:

La valeur de C est variable. Sa valeur exacte dépend de la rugosité ainsi que de la largeur et de la forme du déversoir et de la hauteur de l'écoulement. Étant donné que, dans les barrages de consolidation en enrochements, la largeur du déversoir varie dans un même ouvrage d'un bout à l'autre de l'évacuateur et que la forme et la rugosité des pierres revêtant l'évacuateur varient également, il faut déterminer C expérimentalement pour chaque barrage. Cela n'est évidemment pas pratique, c'est pourquoi on recommande d'utiliser une valeur moyenne de 1,65. Cette valeur semble raisonnable si l'on tient compte des diverses inexactitudes qui peuvent se glisser quand on calcule l'averse nominale et son débit de pointe probable. Pour cette raison aussi, il n'est guère possible d'améliorer les calculs du débit si on les corrige pour tenir compte de la vitesse d'approche à l'amont d'un barrage Une correction de ce genre équivaudrait à une augmentation de 5 pour cent du débit calculé pour une hauteur d'écoulement de 0,6 m par-dessus un barrage de 0,75 m de hauteur, ou de 8 pour cent si la hauteur d'écoulement est de 0,9 m.

La plupart des ravines ont un profil trapézoïdal, rectangulaire ou en forme de V. Heede et Mufich (7) ont mis au point des formules permettant de calculer les dimensions des évacuateurs destinés à des barrages de consolidation placés dans des ravines de formes différentes. Dans les ravines de forme trapézoïdale, on peut ajuster la formule relative à la largeur de l'éva cuateur de manière à empêcher la chute d'eau de venir frapper les talus latéraux de la ravine et éliminer ainsi la nécessité d'une longue protection des berges. Dans les ravines en V, cela n'est généralement pas possible. Dans les ravines rectangulaires, il n'est pas nécessaire d'ajuster la formule car la revanche empêche l'eau de tomber directement sur les berges. On a donc établi une formule unique pour les ravines en forme de V et les ravines rectangulaires, à savoir:

où H_SV représente la hauteur de l'évacuateur; on donne à la constante C la valeur 1,65; L_AS, largeur effective de l'évacuateur, est tirée de l'équation dans laquelle f est une constante, se rapportant à la largeur de la revanche. Pour les ravines ayant une profondeur égale ou inférieure à 1,5 mi la valeur de f ne doit pas être inférieure à 0,3 m; dans les ravines dont la profondeur dépasse 1,5 m, elle doit être de 0,6 m au minimum.

Dans le cas de la lutte contre le ravinement au moyen d'ouvrages d'art, il faut calculer les averses nominales sur une base de 25 ans et les évacuateurs doivent pouvoir acheminer au minimum, le débit de pointe correspondant à une telle averse. Cependant, dans les bassins versants montagneux, où les forêts et les terrains broussailleux apportent souvent de grandes quantités de débris à l'écoulement, il faut calculer la dimension et la forme des évacuateurs en fonction de cet apport probable de matériaux organiques. Les dimensions de l'évacuateur seront par conséquent plus importantes que si l'on tient seulement compte du débit. Les évacuateurs conçus avec de grandes largeurs par rapport à leur profondeur jouent ici un rôle très important. On ne peut cependant augmenter la largeur de l'évacuateur que dans des limites données car il faut resserrer suffisamment l'écoulement sur le déversoir pour obtenir les hauteurs d'eau nécessaire pour entraîner les matériaux plus gros par-dessus la crête.Il vaut mieux éviter qu'un réservoir ne soit obstrué par les débris, car si le flot est obligé de franchir la revanche du barrage (le consolidation, il finit par déstruire celui-ci.

Les caractéristiques des côtés d'un évacuateur sont également importantes en ce qui concerne le franchissement des débris. Les évacuateurs à parois perpendiculaires retiennent beaucoup plus facilement les matériaux que ceux qui ont des parois inclinées; autrement dit, les profils trapézoidaux sont préférables aux profils rectangulaires. La forme trapézoidale a aussi pour avantage d'augmenter la longueur effective de l'évacuateur quand l'importance de l'écoulement augmente.

La largeur de l'évacuateur par rapport à la largeur du fond de la ravine est un élément important pour la protection du chenal et de l'ouvrage. Normalement, il est souhaitable de concevoir des évacuateurs dont la largeur n'excède pas la largeur disponible au fond de la ravine, de façon que l'eau tombant du barrage vienne frapper le fond de la ravine. Là, étant donné l'effet de dissipation de l'énergie par le radier, on maîtrise mieux la turbulence de l'écoulement que si l'eau frappe d'abord les berges. La projection d'éclaboussures contre les talus latéraux du chenal doit être limitée au maximum, pour empêcher une nouvelle érosion, Généralement, la largeur de l'évacuateur est supérieure à celle du fond de la ravine quand celle-ci a un profil en V ou que l'on prévoit de gros débits d'eau et de débris par rapport à la largeur de fond disponible. Dans de tels cas, il faut protéger intensivement les flancs de la ravine à l'aval des ouvrages.

L'équation (9) prévoit une marge de sécurité, car la largeur effective de l'évacuateur est calculée en fonction de la larguer de la ravine au niveau de la base de l'évacuateur et non à mi-hauteur. A ce niveau les ravines sont généralement plus étroites qu'à l'endroit où l'évacuateur a sa largeur effective. On obtient de ce fait des largeurs d'évacuateur légèrement inférieures, ce qui facilite la mise en place de l'évacuateur dans le barrage et dans la ravine.

Dans les ravines en forme de V et dans les ravines rectangulaires, si les parois de l'évacuateur ont une pente de 1/1, on calcule la largeur de sa base (L_BSV), en utilisant l'équation

et la longueur entre les bords de l'évacuateur (L_USV ) s'obtient par l'équation

Dans les ravines trapézoïdales, la largeur effective de l'évacuateur est égale à la largeur du fond de la ravine. D'après la formule du débit pour les déversoirs à seuil épais, on obtient la hauteur de l'évacuateur (H_S) dans ces ravines à l'aide de l'équation

On calcule les longueurs de plafond d'une part (L_BS ) et d'un bord à l'autre d'autre part en se servant respectivement des équations ci-après:

3.6 Radiers

Il faut construire des radiers au fond des ravines et des ouvrages de protection sur les côtés en aval des barrages de consolidation; sinon les eaux peuvent aisément saper les ouvrages par l'aval et les détruire.

on ne peut calculer 12 longueur du radier au-dessous d'un barrage de consolidation en pierre sèche sans procéder à des études sur prototypes, au laboratoire et sur le terrain. Des ouvrages différents peuvent avoir des coefficients de rugosité variables sur la paroi latérale du barrage qui sert d'évacuateur pour l'écoulement si la hauteur d'eau en aval est faible. Les différences de coefficient de rugosité peuvent s'expliquer principalement par des différences de calibrage des pierres. On a donc simplifié les méthodes de conception des radiers en enrochements et adopté une règle empirique: la longueur du radier doit être 1,5 fois la hauteur de l'ouvrage dans les chenaux dont le gradient n'excède pas 15 pour cent et 1,75 fois quand le gradient dépasse 15 pour cent. La longueur du radier calculée de cette façon comporte une marge de sécurité suffisante pour empêcher la chute d'eau de frapper le fond non protégé de la ravine. Le plan prévoit l'encastrement Élu radier dans le lit du chenal de manière que sa surface soit approximativement plane et à 0,15 m environ au-dessous du niveau primitif du fond de la ravine.

En revanche, quand il s'agit d'ouvrages en chute droite, comme les barrages construits à l'aide de feuilles d'acier ou des barrages à paroi, on peut calculer la longueur du radier si l'on connaît les débits charriés dans la ravine. Dans ce cas, on peut calculer la trajectoire de la nappe en procédant comme suit:

où x et z représentent l'abscisse et l'ordonnée d'un point situé sur la traJectoire par rapport au milieu de l'évacuateur pris comme point d'origine, et g représente l'accélération due à la pesanteur et évaluée à 9,8l m/s². Donc, si l'on remplace v_c, vitesse critique à la crête du barrage, par v_o et si z représente la hauteur effective du barrage, x donnera la distance, par rapport à l'ouvrage, à laquelle la chute d'eau viendra frapper le radier. Selon l'importance du débit, il faudra augmenter cette distance d'un ou de plusieurs mètres.

Pour calculer la profondeur critique et la vitesse critique sur un barrage de consolidation, on peut procéder comme suit: pour la profondeur critique, la formule est la suivante:

où V_c représente la vitesse critique, Y_c la profondeur critique. L'équation de continuité de débit dans un chenal à surface libre s'établit comme suit:

où q représente le débit de la largeur unitaire d'écoulement, A représente la section transversale de l'écoulement et V la vitesse moyenne dans la section. on obtient q en divisant Q, débit estimé, par (L_AS), largeur effective de l'évacuateur. Étant donné que q se réfère à la largeur unitaire de l'écoulement, on peut remplacer A par Y_c et l'équation (17) devient

En introduisant la,valeur de Y_c dans l'équation (18), on peut trouver la vitesse critique (V_c).

A l'extrémité aval du radier, il faut construire un seuil en pierre sèche de 0,15 m de hauteur, au-dessus du niveau du fond du chenal. Ce seuil aval constitue un petit bassin dans lequel l'eau amortit l'impact de sa chute.

La construction d'un seuil aval apporte à l'ouvrage un autre avantage. En général, les radiers sont endommagés par ce que l'on appelle le rouleau de fond qui se forme à l'endroit où le ressaut hydraulique frappe le fond de la ravine. Ces rouleaux de fond verticaux remontent en amont de l'écoulement et à l'endroit où ils frappent le plancher de la ravine, il se produit un affouillement. Si le ressaut est proche du radier, le rouleau de fond peut miner le radier et le détruire. Le seuil aval reporte le ressaut, et de ce fait le rouleau de fond dangereux, un peu plus loin en aval. Plus le seuil aval est élevé, plus le ressaut est reporté en aval. Étant donné que l'on ne dispose généralement pas de données sur les sédiments et le débit, on peut adopter une hauteur de seuil.uniforme pour tous les ouvrages.

Les ravines éphémères charrient fréquemment des débits de grande amplitude. Il est donc conseillé de ne pas relever la crête des seuils aval de plus de 0,15-0,25 m par rapport au fond de la ravine. Les seuils avals, s'ils ne sont pas recouverts par l'eau, constituent des barrages et créent des chutes d'eau qui risquent de creuser le sol au-dessous du seuil. En période de hautes eaux, on trouve généralement, après un seuil, une certaine quantité d'eau d'aval qui amortit dans une certaine mesure l'impact de la chute qui franchit le seuil.

Quand la ravine en aval de l'ouvrage est de telle nature que l'on peut s'attendre à avoir une hauteur d'eau aval appréciable, la construction de seuils avals n'est pas d'une importance capitale. Le ressaut frappera la surface de l'eau et les rouleaux de fond seront faibles.

3.7 Protection des berges

D'après certaines études (1), il semble que les barrages de consolidation risquent d'être détruits si l'écoulement affouille les pentes latérales de la ravine au-dessous des ouvrages et crée un vide entre le barrage et la berge. Étant donné qu'au-dessous d'un barrage de consolidation l'eau est turbulente, il se forme des remous en direction de l'amont sur chaque flanc de la ravine. Ces remous constituent les forces de creusement.

Il existe plusieurs types de matériaux adaptés à la protection des berges. Les enrochements sont efficaces mais doivent être renforcés par une paroi en grillage métallique, fixée à des poteaux d'acier, sur toutes les pentes supérieures à 1,25 à 1,00. Le projet doit prévoir l'excavation des talus latéraux jusqu'à une profondeur d'environ 0,3 m de manière que les pierres puissent être alignées sur la surface des talus voisins afin de renforcer la stabilité de la protection. L'enlèvement des matériaux superficiels permet en outre de s'assurer que les pierres ne reposent pas sur un tapis végétal. Les berges doivent être protégées sur toute la longueur du radier.

La hauteur de protection des berges dépend des caractéristiques du lit de l'écoulement et de l'ouvrage. Lorsque les ravines ont une base large et que l'on prévoit des évacuateurs pour déverser l'eau uniquement sur le radier, la hauteur doit correspondre à la hauteur totale du barrage à l'endroit même de l'ouvrage mais peut diminuer rapidement à mesure que l'on s'éloigne de l'ouvrage. Par contre, si la chute d'eau franchissant le barrage de consolidation frappe les berges de la ravine, la hauteur de protection des berges ne doit pas diminuer avec la distance car il ne faut pas que l'eau éclabousse des berges non protégées.

Dans des ravines à profil en V, la hauteur de protection des berges doit s'aligner sur le bord supérieur de la revanche du barrage. En règle générale, la hauteur de protection des berges peut diminuer à mesure que l'on s'éloigne du barrage.

4. ÉQUATIONS POUR LE CALCUL DES VOLUMES

Une fois déterminés sur le terrain les emplacements de barrages en fonction des règles d'écartement et de l'aptitude des sites à recevoir ces ouvrages, il faut relever et porter sur le papier les profils transversaux des ravines aux dits endroits. On utilisera si possible le programme d'ordinateur mis au point par Heede et Mufich (7) pour la conception des barrages. Sinon, on devra établir les projets de barrages d'après les sections des ravines pointées sur le papier. Dans les équations mises au point par les auteurs précités, on peut se servir des dimensions des ouvrages et des ravines.

4.1 Barrages en pierre sèche et armature métallique

L'équation qui sert à calculer le volume du barrage proprement dit (barrages en pierre sèche et armature métallique) tient compte de la forme des pierres (à arêtes vives ou rondes) car l'angle de talus naturel en dépend el: influe sur les pentes latérales du barrage. L'équation généralisée se présente comme suit:

où V_LR représente le volume du barrage proprement dit, H_D la hauteur du barrage; 0,6 est une constante qui se rapporte à la largeur du barrage; L_A représente sa longueur moyenne; tg A_R représente la tangente de l'angle de talus naturel correspondant au type de pierre, et V_SP le volume de l'évacuateur. On suppose que l'angle de talus naturel pour les pierres à arêtes vives, est représenté par une pente de 1,25/1,00, ce qui correspond à une tangente de 0,8002; pour les pierres rondes, la pente est de 1,50/1,00, avec une tangente de 0,6590. On obtient L_A à l'aide de l'équation:

où L_B représente la longueur du barrage à la base, L_U la longueur du barrage mesurée au niveau de la revanche, et D la profondeur de la ravine. On calcule V_SP au moyen de l'équation

où H_Sreprésente la profondeur et L_AS la largeur effective de l'évacuateur, B_A est la largeur du barrage mesurée a mi-hauteur de l'évacuateur et tirée de la formule

où 0,70711 est le sinus de 45º et 0,3 une constante déterminée d'après une largeur de barrage de 0,6 m.

Les pierres à arêtes vives sont préférables aux pierres rondes parce qu'il en faut moins et qu'elles renforcent la stabilité du barrage.

L'équation permettant de calculer le volume des barrages en pierre sèche et en pierre sèche avec armature métallique (20) a été simplifiée en prenant pour hypothèse un gradient de ravine égal à zéro. Cette hypothèse conduit à une sous-estimation des volumes dans les ravines à forts gradients. Avec des gradients supérieurs à 15 pour cent, il faut compenser cette sousestimation en majorant de 10 pour cent le volume calculé.

Si le débit de pointe nominal est supérieur à 0,3 m³ /S. les barrages de consolidation de tous types doivent être ancrés dans les berges et le fond de la ravine. En diverses circonstances, au Colorado, on a constaté qu'un ancrage de fond de 0,6 m de profondeur et largeur était suffisant pour des barrages ayant jusqu'à 2 mètres de hauteur. Une largeur de 0,6 m est également suffisante pour les ancrages de berges. Il convient,cependant, d'adapter la profondeur des ancrages selon les caractéristiques des sols. Ainsi, l'équation concernant le volume des ancrages a été généralisée comme suit:

où R représente la profondeur d'ancrage; 0,6 et 0,36 sont des constantes en unités métriques se rapportant respectivement à la profondeur et à la largeur de l'ancrage de fond et à celle de l'ancrage de berge.

Dans le plan de construction, il faut toujours distinguer le volume V_K de celui du barrage proprement dit car,en général, les ancrages nécessitent des pierres d'un calibre plus fin.

Le radier et la protection des berges au-dessous de l'ouvrage sont toujours nécessaires dans le cas des barrages de consolidation. L'équation mise au point pour calculer les volumes est la suivante

où V_A représente le volume de pierres du radier et de la protection des berges, c et d sont des constantes dont les valeurs dépendent du gradient de la ravine. Pour des gradients < 15 pour cent, c = 1,5 et d = 3,0; pour des gradients > 15 pour cent, c = 1,75 et d = 3,5.

Le volume total de pierre nécessaire pour un barrage en pierre sèche avec ancrages correspond à la somme des équations (20), (24) et (25).

En dehors des pierres, on utilise pour la plupart des barrages du grillage métallique et des piquets d'acier. Si la hauteur du barrage est égale ou supérieure à 1,2 m, il faut généralement aussi renforcer la protection des berges avec du grillage métallique et des piquets d'acier. L'équation permettant de calculer la quantité de grillage et le nombre de piquets nécessaires comporte une marge de sécurité pour faire face à des besoins supplémentaires imprévus. Pour faciliter la construction, les dimensions du grillage sont indiquées en longueur et largeur. La longueur mesurée le long du thalweg est:

où M_LB représente la longueur du grillage métallique utilisé pour la protection des berges et 3,50 une constante. La largeur du grillage mesurée du radier au sommet de la protection des berges à l'endroit du barrage, est égale à la hauteur totale du barrage.

où N_B représente le nombre arrondi de piquets nécessaires pour la protection des berges; 2 et 3 sont des constantes, la seconde est calculée en tenant compte d'un écartement de 1,2 m. La moitié des piquets doit avoir 0,75 m de plus que la hauteur du barrage; l'autre moitié aura la même hauteur que le barrage.

En ce qui concerne les barrages maintenus par une armature métallique, on considère que la longueur du grillage est égale à celle de la crête du barrage, ce qui inclut une marge de sécurité; elle se calcule à l'aide de l'équation

où M_L représente la longueur du grillage quant à la largeur, mesurée parallèlement au thalweg, elle ne dépend pas seulement de la hauteur du barrage, mais aussi de la forme des pierres. L'équation fournissant la largeur du grillage métallique est la suivante

où M_w représente la largeur et A_R l'angle de talus des pierres. Pour des pierres à arêtes vives, on suppose que cet angle est de 38º 40', ce qui correspond à une pente des parois du barrage de 1,25/1,00, pour les pierres rondes, l'angle est de 33º25', soit une pente de 1,50/1,00. Le paramètre 3 est une constante, en unités du système métrique. L'équation (29) prévoit un chevauchement du grillage sur 1,8 m.

4.2 Barrages simples

Pour calculer le volume de pierre du barrage proprement dit, dans le cas des barrages simples, on a pris pour hypothèse une ravine ayant un gradient nul. Ceci a pour effet de donner des surestimations qui compensent la simplification de l'équation servant à calculer les volumes. Si le plan de construction prévoit un barrage de 0,6 m de largeur, pour faciliter les calculs, on considère, dans la formule ci-après, que le profil en travers du barrage, parallèlement au thalweg, est un triangle rectangle et que la pente des parois du barrage est de 1,25/1.00

où V_SF représente le volume de pierre du barrage lui-même, 2 est une constante et 0,80020 la tangente d'une pente de 1,25/1,00; V_SSF est le volume de l'évacuateur calculé au moyen de l'équation

où B_SF représente la largeur du barrage mesurée à mi-hauteur de l'évacuateur obtenue par la formule

La longueur du grillage métallique pour un barrage simple est donnée par léquation (28), tandis que la largeur est égale à la hauteur du barrage. On calcule le nombre de piquets au moyen de l'équation

où N_SF représente le nombre arrondi de piquets du barrage proprement dit dans le cas d'un barrage simple; 1,2 signifie que la distance est de 1,2 m entre les piquets; 1 est une constante. La moitié des piquets dépasse de 0,75 m la hauteur du barrage; l'autre moitié a la même hauteur que le barrage.

4.3 Barrages doubles

L'équation permettant de calculer le volume des pierres d'un barrage à deux parois verticales, distantes de 0,6 m, est la suivante:

où V_DF représente le volume; 0,6 une constante et V_SDF le volume de l'évacuateur, calculé d'après la formule

où M_LD représente la longueur du grillage. Sa largeur est égale à la hauteur du barrage. on calcule le nombre de piquets au moyen de l'équation

où N_DF représente le nombre de piquets du barrage lui-même, dans le cas d'un barrage double, arrondi à un chiffre pair; 1,2 est une constante correspondant à un écartement des piquets de 1,2 m. La moitié des piquets a une hauteur égale à celle du barrage, l'autre moitié mesure 0,75 m de plus.

4.4 Lutte contre l'arrachement en tête de ravin (érosion régressive ou remontante)

Pour les ouvrages de lutte contre l'arrachement en tête de ravin, on calcule les volumes nécessaires au moyen de l'équation

où V_HC représente le volume de pierre, D la profondeur de la ravine à l'endroi de la tête d'arrachement; 0,33333 est la tangente de l'angle qui se rapporte à un ouvrage ayant un gradient de talus de 3/1; 2, 3 et 4 sont des constantes. Si l'on choisit un gradient de talus différent de 3/1, il faut modifier la valeur de la tangente figurant dans l'équation en fonction du gradient choisi.

4.5 Comparaison des volumes de pierre caractéristiques des différents types de barrages

Dans le projet Colorado, on a représenté graphiquement les volumes de pierre nécessaires pour les divers types de barrages de consolidation (Figure 11). Si l'on utilise ce graphique au stade des décisions, il faut se rappeler que les barrages doubles ont des surfaces parallèles distantes de 0,6 m. Si l'on veut des ouvrages à double paroi dont la base est plus large que la largeur du barrage, le volume de pierre augmente. Le graphique montre que pour un barrage en enrochements ou maintenu par une armature métallique, d'une hauteur effective de 2 m, il faut 5,5 fois plus de pierre que pour un barrage double.

5. METHODES DE CONSTRUCTION

Avant d'entreprendre la construction, il convient de piqueter et jalonner visiblement les éléments ci-après du projet:

Il faut procéder aux fouilles avec précaution pour éviter de détruire le piquetage avant que les principaux travaux d'installation ne commencent.

La construction de tous les barrages doit commencer par les fouilles destinées à l'ancrage de l'ouvrage (voir figure 12), le radier et la protection des berges. Ce travail très important peut s'effectuer à l'aide d'une celle en rétrocaveuse ou à la main. Il faut en même temps débarasser le site de sa végétation et des matériaux détachés.

Normalement, les tranchées destinées aux ancrages doivent avoir 0,6 m de largeur; on peut donc utiliser une pelle en rétrocaveuse avec un godet de 0,5 m. Si le plan de construction prévoit l'emploi d'un matériel motorisé, on peut utiliser deux types de pelles-rétro. L'une, montée sur un véhicule à roues pneumatiques et fonctionnant depuis une plate-forme tournante qui lui permet de tourner sur 360º; cette machine se déplace rapidement d'un endroit à l'autre quand le terrain n'est pas accidenté et travaille très efficacement dans les ravines dont les talus latéraux et les fonds peuvent être terrassés à partir de l'une ou des deux berges du chenal. L'autre type de pelle peut être fixé à un tracteur à chenilles. Ce modèle est avantageux dans les ravines d'accès difficile, si larges et si profondes que l'engin doit descendre dans le chenal pour procéder aux excavations. Dans les ravines profondes, à profil en V, il est parfois nécessaire de construire des gradins temporaires sur les talus. Souvent, on peut construire la banquette avec un tracteur à lame avant l'arrivée de la pelle-rétro.

Le matériel de terrassement doit être placé en amont du site du barrage dans la ravine. La tranchée et le radier doivent ensuite être comblés avec des pierres. Etant donné qu'il faut des pierres d'un calibre spécial pour les ancrages, on séparera les tas de pierres destinés aux ancrages de ceux qui seront utilisés pour le radier et pour le barrage. Les fouilles peuvent être comblées en déversant des matériaux depuis un camion à bascule, ou à la main. Pendant ces opérations de déversement, il faut vérifier que le remblai ne comporte pas de vides et, au besoin, les éliminer.

Si l'on charge les camions à bascule au moyen d'un chargeur à godet, il arrive que l'engin ramasse une certaine quantité de sol en même temps que les pierres. Il n'est pas bon qu'un ouvrage en pierre sèche contienne de la terre, car celle-ci risque d'être enlevée par l'eau. Pour éviter ces intrusions de sol, on peut utiliser un godet à fond grillagé qui peut être secoué avant de charger le véhicule. D'autres dispositifs, comme les gaines de chargement grillagées,conviennent également.

Le fait de déverser des pierres dans le barrage présente deux avantages: l'ouvrage aura une plus grande densité et les pierres seront plus proches de leur angle de pente naturel que si elles sont placées à la main. On ne peut cependant se passer complètement de main-d'oeuvre car les vides plus importants ainsi que la forme définitive du barrage nécessitent une intervention manuelle. Quand les ravines sont profondes et que l'on ne peut utiliser de bennes basculantes,, on peut recourir aux gaines de déversement. Bien entendu, un matériel plus perfectionné (bennes preneuses) facilite les opérations de remblayage, en particulier dans le cas des barrages doubles. Souvent pourtarit, les projets de lutte contre le ravinement sont conçus en vue d'occuper une main-doeuvre nombreuse. Il est facile de satisfaire à cet objectif si l'on peut assurer une supervision suffisante lors de chacune des étapes de la construction. L'évacuateur et la revanche requièrent une attention spéciale. Dans les ouvrages en pierre sèche, maintenus par une armature métallique, et dont la forme n'est pas délimitée par une paroi comme dans les autres modèles, l'expérience montre qu'on a tendance à construire des évacuateurs plus petits que prévus sur les plans.

Dans les barrages maintenus par une armature métallique, on peut utiliser une paroi en métal galvanisé, modèle commercial, ayant généralement 1,2 m de largeur environ. Les haubans et fils métalliques doivent être en acier à faible teneur en carbone, d'un calibre minimum de 2,5 mm, les cables du sommet et de la base doivent être en acier de même qualité et d'un calibre de 3,251 mm; les mailles du grillage doivent être de 0,15 m. Pour relier les extrémités de la paroi ou fixer celle-ci aux piquets d'acier, un fil métallique torsadé galvanisé, de 2,5 mm de diamètre, est suffisamment résistant.

Le grillage métallique, de la longueur et de la largeur voulues, doit être posé sur le fond et les côtés de la ravine, une fois la tranchée et le radier remplis de pierres (figure 13). Généralement, il faut plusieurs largeurs de grillage pour couvrir la surface de la ravine d'une berge à l'autre. S'il faut plusieurs largeurs de matériau de paroi, il convient de les lier les unes aux autres avec du fil métallique torsadé aux endroits où elles doivent être recouvertes par les pierres. Les sections qui ne seront pas recouvertes doivent être laissées libres pour que l'on puisse ajuster facilement la paroi sur l'ouvrage.

Avant de placer les pierres sur le grillage métallique pour construire le barrage proprement dit, il faut fixer provisoirement le grillage aux berges de la ravine. Si on ne le fait pas, le grillage posé sur les talus latéraux est entraîné au fond de la ravine par la chute des pierres et enterré. Normalement, on utilise des piquets pour maintenir le grillage métallique sur les berges.

Une fois que le barrage est posé et façonné, on peut fixer l'enveloppe autour de l'ouvrage. On utilisera des tendeurs pour ramener, en serrant fortement, les pans amont sur les pans aval, où on les assujettit solidement avec du fil métallique torsadé. On effectue ensuite la protection des berges au-dessous du barrage.

La construction des barrages simples et doubles commence par celle des parois, une fois terminées les fouilles (figure 14). Il faut suivre de très près les dessins car la forme définitive des barrages sera déterminée par les parois. On peut utiliser les classiques piquets de clôture en acier. En certains endroits, la longueur des piquets posera parfois des problèmes à l'opérateur de l'engin chargé de les enfoncer, et il faudra improviser des échafaudages.

Pour les barrages simples, le déversement des pierres est une solution pratique si la ravine n'est ni trop profonde ni trop large. Sur les ouvrages à double paroi, il faut travailler à la main ou se servir d'une pelle-rétro ou d'une benne preneuse. Les pierres doivent être placées en couches successives et chaque couche inspectée pour déceler les vides importants qui doivent être comblés à la main en réarrangeant les pierres.

On peut épargner pas mal de temps et d'effort pendant la construction si l'on établit à l'avance un programme d'équipement réaliste. Il faut pour cela connaître très bien les dimensions de la section des ravines et les possibilités d'accès du matériel motorisé. La quantité de chemins qu'il faudra frayer en l'absence de voies d'accès est importante non seulement au point de vue de l'équipement mais aussi des coûts de construction.

Figure 16. Coût relatif d'installation de barrages de consolidation et besoins en volumes de pierres à arêtes vives correspondant à des ravines de gradients différents, d'après la hauteur effective du barrage. Le rapport de coût met en relation le coût d'une opération avec celui d'un traitement avec barrages en pierre sèche de 0,3 mètre de hauteur installé sur un gradient de 2 pour cent. Le rapport des volumes de pierre a trait au volume nécessaire pour un traitement en comparaison d'un traitement avec barrage en pierre sèche de 0,3 mètre construit sur un gradient de 2 pour cent.

Figure 17. Le rapport sédiment-coût représente la valeur des dépôts sédimentaires prévus par rapport au coût du traitement. Les graphiques montrent ce rapport en fonction de la hauteur effective du barrage pour des gradients de ravine allant de 2 à 22 pour cent. On prend comme coût de base 22 dollars/mètre cube de barrage en pierres à arêtes vives; la valeur du mètre cube de dépôts sédimentaires est supposée représenter un dixième du coût.

Si l'on se sert de matériel, il semble généralement préférable (du moins dans le contexte du Colorado) d'utiliser des engins lourds et puissants, à condition qu'ils aient une mobilité suffisante. Bien que les coûts horaires du matériel lourd soient généralement supérieurs, le coût total de l'opération diminue. 1/

En dehors de quelques exceptions, le matériel classique de construction n'est pas suffisamment mobile pour être employé en terrain accidenté sans route de défrichement. Dans les projets de remise en état des bassins versants et par exemple de lutte contre le ravinement, il est peu indiqué de construire des routes car toute ouverture de chantier perturbe la surface du sol et réveille l'érosion. On se tournera donc de préférence vers les engins chenillés uniquement.

L'insuffisance de mobilité de l'outillage peut tenir à l'une ou l'autre des raisons ci-après: (1) manque de puissance du moteur, (2) poids total important de la machine, ou (3) équipement monté sur roues pneumatiques. La pelle-rétro en est un bon exemple. Si l'on utilise une pelle-rétro à chenilles dotée d'un moteur puissant, l'engin peut atteindre un poids tel qu'il est incapable de gravir des pentes supérieures à 20 pour cent. Si l'on emploie une pelle-rétro à chenilles plus légère, le moteur risque de manquer de puissance quand il s'agit d'opérations en terrain accidenté, et l'on en revient à la nécessité des chemins d'accès.

6. RAPPORTS DE COUTS

Les rapports entre les coûts de construction des divers types de barrages de consolidation en pierre sèche décrits ici, se fondent sur les recherches effectuées au Colorado. Les relations en cause sont exprimées par des rapports (figure 15) afin d'éviter des comparaisons dans une monnaie déterminée. Quand on examine les rapports de coûts, il faut avoir présent à l'esprit qu'une inflation différentielle peut avoir eu pour effet d'annuler quelques légères différences de coûts. Il est donc recommandé de vérifier le coût de chaque ouvrage en utilisant les données relatives aux besoins en matériaux et volumes fournies par les équations. Les rapports de coûts de la figure 15 peuvent ensuite être ajustés, si nécessaire.

Dans une ravine donnée par exemple, un barrage double d'une hauteur effective de 1,8 m ne coûte que 4 fois plus cher environ qu'un barrage en pierre sèche de 0,3 me tandis qu'un barrage maintenu par un grillage métallique, d'une hauteur de 1,8 m, coûte huit fois et demie le prix d'un barrage en pierre sèche de 0,3 m. Les coûts varie-nt en fonction de la taille et du gradient des ravines, mais le rapport général reste le même.

1/ Note de l'éditeur FAO: Il existe évidemment un certain nombre de pays où il est souhaitable d'avoir des projets à fort coefficient de-main-d'oeuvre et où les machines sont soit impossibles à obtenir soit trop coûteuses (comparées aux méthodes manuelles). Les conclusions de l'auteur en ce qui concerne les aspects économiques de l'emploi des machines doivent bien entendu être appréciées en fonction des besoins et objectifs particuliers du lecteur.

Il est évident que le coût de travaux complets d'aménagement d'une ravine augmente avec le gradient de la ravine car il faut davantage de barrages. La figure 16 montre qu'il existe une hauteur effective de barrage pour laquelle le coût est le plus bas. Dans la ravine témoin, cette hauteur optimale est d'environ 0,6 m pour les barrages en pierre sèche, de 0,7 m pour les barrages simples et de 1,1 m pour les barrages doubles. on suppose constante la section de la ravine. En réalité bien sûr, le profil des ravines varie habituellement selon l'emplacement des barrages. La hauteur optimale correspondant aux coûts minimums d'aménagement n'est pas une constante mais change selon les ravines, la forme et l'amplitude des sections sur l'emplacement des barrages.

Le coût du barrage étant directement proportionnel au volume de on peut voir également exprimée sur la figure 16 la relation entre pierre, la quantité de pierre nécessaire et la hauteur effective du barrage. C'està-dire eue, dans une ravine donnée, il existe une hauteur de barrage pour laquelle la quantité de pierre nécessaire pour un traitement est la plus réduite.

On ne peut juger de la valeur d'un traitement sur la seule base des coûts d'aménagement, car l'appréciation des avantages fait partie du processus de décision. Les dépôts sédimentaires retenus par les barrages de consolidation peuvent être intégrés dans un rapport de coûts qui fait entrer en ligne de compte un avantage tangible. Le rapport sédiment-coût augmente (le .traitement est de plus en plus avantageux) avec la hauteur du barrage et diminue quand la pente augmente (Figure 17). L'exemple de la figure 17 montre qu'un traitement consistant en barrages en pierre sèche sur un gradient clé 2 pour cent a un rapport sédiment-coût supérieur à 1,0 pour des hauteurs clé barrage effectives de 0,75 m et plus. Ce rapport élevé s'explique par le J'ait qu'une ravine ayant un gradient de 2 pour cent ne nécessite qu'un petit .nombre de barrages (Figure 9), tandis que le volume des dépôts sédimentaires rie diminue pas sensiblement avec le nombre de barrages ou avec le gradient.

Les barrages simples et doubles étant moins coûteux que les barrages en pierre sèche et les barrages en pierre sèche maintenus par un grillage métallique quand la hauteur effective est supérieure à 0,3 m, le rapport sédiment-coût est plus intéressant pour les ouvrages à paroi. Les rapports restent inférieurs à 1,0 sur tous les gradients supérieurs à 5 pour cent et pour les traitements avec barrages en pierre sèche et les barrages maintenus par un grillage métallique d'une part et sur des gradients supérieurs à 7 et 9 pour cent pour les traitements avec barrages simples et doubles d'autre part.

L'importance des rapports sédiment-coût en fonction du gradient de la ravine et de la hauteur effective du barrage apparaît nettement quand on ne peut traiter toutes les ravines d'un bassin versant. Il convient alors de choisir les ravines qui ont le gradient le plus faible et la plus grande largeur ainsi que des barrages aussi hauts que possible, du type à paroi, si d'autres éléments tels que les conditions d'accès ou l'aspect esthétique ne l'emportent pas.

7. AUTRES OUVRAGES ET METHODES DE LUTTE CONTRE LE RAVINEMENT

7.1 Barrages de consolidation non poreux

On peut utiliser la pierre pour construire des barrages en maçonnerie. Mais l'habileté des maçons n'est pas toujours suffisante pour adopter cette méthode. On a conçu un barrage de béton préfabriqué, dont un prototype a été installé dans le Colorado (2). Son installation ne demande que très peu de temps et aucune compétence spéciale. Les frais d'investissement sont cependant supérieurs à ceux d'un ouvrage en pierres. Il faut qu'un fabricant de béton précontraint soit disponible dans un rayon relativement raisonnable par rapport à la zone du projet et que les chantiers de construction soient accessibles au matériel motorisé. Quand des considérations esthétiques et la valeur den terrains jouent particulièrement - zones de loisirs et parcs par exemple - un barrage de consolidation en béton préfabriqué peut résoudre la question.

On meut aussi utiliser des barrages de consolidation construits en feuilles d'acier ondulées. Pour une bonne exécution, une sonnette est nécessaire pour bien ajuster les feuilles d'acier. Le fait de creuser des tranchées pour loger les feuilles d'acier compromet la stabilité du barrage si le remblai n'est pas suffisamment compacté. Assez souvent, l'épaisseur du sol au-dessus de la roche sous-jacente est insuffisante pour ce type de barrage.

7.2 Barrages de consolidation en terre

Les barrages de consolidation en terre ne doivent être utilisés pour la lutte contre le ravinement que dans des cas exceptionnels. Fondamentalement, c'est l'absence du matériau de construction (le sol) qui, combinée à un ruissellement superficiel concentré, est à l'origine de la ravine. Les ravines à débit très limité peuvent faire exception si le déversoir d'urgence évacue sans danger l'écoulement vers les terrains en dehors de la ravine. L'écoulement ainsi évacué ne doit pas se concentrer mais s'étaler sur une surface stabilisée au moyen d'un couvert végétal efficace ou de tout autre type de protection, une plage de graviers par exemple. Dans la plupart des bassins versants ravinés, il n'existe pas d'endroits où l'on puisse évacuer ces eaux en toute sécurité.

Avec les barrages de consolidation en terre, les regards de contrôle ou les dalots posent généralement des problèmes, les buses risquent de se boucher et il est difficile d'évaluer l'averse maximum possible pendant la période nominale. Il faut donc prévoir des évacuateurs supplémentaires.

Si le sol est le seul matériau dont on dispose -jour construire un barrage, il faut appliquer d'autres mesures de restauration du bassin versant, par exemple améliorer le couvert végétal et creuser des tranchées isohypses pour augmenter les taux d'infiltration du sol, renforcer la rétention et le stockage de l'eau, et diminuer ainsi l'amplitude et les pointes de l'écoulement dans les ravines.

7.3 Chemins d'eau à tapis végétal

Exception faite des barrages de consolidation en terre, les mesures de lutte contre le ravinement précédemment décrites traitent l'écoulement là où il se trouve - c'est-à-dire dans la ravine. En revanche, les traitementspar chemins d'eau consistent à détourner l'eau des ravines en modifiant la topographie. Les barrages de consolidation et les chemins d'eau sont deux moyens de modifier le régime de l'écoulement en réduisant les forces érosives du courant de manière à permettre à la végétation de croître. Dans les chemins d'eau cependant, l'écoulement est modifié, par rapport à la ravine primitive, de deux manières (Heede 1968): (i) augmentant la longueur du cours d'eau, on obtient un gradient du lit plus faible et (ii) en élargissant la section de l'écoulement, on donne aux parois latérales du chenal une pente très faible. Cette seconde mesure conduit à des écoulements peu profonds, avec un large périmètre mouillé (augmentation du paramètre de rugosité). Ces deux mesures diminuent très sensiblement les vitesses d'écoulement qui, à leur tour, atténuent les forces érosives.

Contrairement à la méthode des barrages de consolidation, les projets basés sur les chemins d'eau s'efforcent de créer un couvert végétal une fois termine le remodèlement du terrain. Bien entendu, l'établissement rapide d'un tapis végétal efficace est indispensable à la réalisation d'un bon système de voies d'eau. Pour que l'opération réussisse, il faut donc que les précipitations, la température et la fertilité des sols soient toutes favorables à la croissance végétale. Il faut encore que:

La conception de chemins d'eau tapissés de végétation exigent l'établissement de plans rigoureux, une surveillance étroite pendant la construction et des inspections fréquentes durant les premières années. Les risques inhérents à pratiquement tous les types de travaux de lutte contre l'érosion sont, en ce qui concerne les chemins d'eau, plus importants au début du traitement que dans le cas des barrages de consolidation. Au Colorado, pour compenser ces risques, on a consacré à l'entretien 19 pour cent des coûts originaux d'installation; la proportion n'est que de 4 pour cent pour les barrages de consolidation (5).

Les frais engagés pour la construction et l'entretien ont été de 8 pour cent moindres au mètre linéaire pour les chemins d'eau enherbés que pour les barrages de consolidation. Cette différence de coût n'est pas appréciable, surtout si l'on admet que l'entretien des chemins d'eau est plus exigeant. Quand on opte pour un type donné de lutte contre le ravinement, il faut considérer non seulement les coûts de construction, mais aussi le risque et les conditions particulières concernant les voies d'eau tapissées de végétation.

8. RECAPITULATION DES CRITERES DE CONCEPTION ET RECOMMANDATIONS

L'écartement diminue à mesure que le gradient de la ravine s'accentue et augmente avec la hauteur effective du barrage (Figure 8). Le nombre de barrages de consolidation augmente avec le gradient de la ravine et diminue quand la hauteur effective du barrage augmente (Figure 9). Les volumes prévus de dépôts sédimentaires augmentent avec la hauteur effective (Figure 10).

Pour des raisons pratiques, on considère que des gradients de ravine allant de 1 à 30 pour cent n'influent pas sur le volume des dépôts sédimentaires au cours d'un traitement. Lorsque les gradients dépassent 30 pour cent, la retenue de sédiments diminue plus nettement quand le gradient augmente.

Les besoins en volume de pierre sont beaucoup plus importants pour les barrages en pierre sèche et les barrages en pierre sèche avec armature métallique que pour les barrages à parois. Pour des hauteurs effectives de barrage supérieures à 0,6 m, les barrages doubles nécessitent les volumes de pierre les moins importants (Figure 11).

Pour des hauteurs effectives de barrage supérieures à 0,5 m environ, les barrages en pierre sèche et les barrages en pierre sèche avec armature métallique sont plus coûteux que les barrages à parois. La différence de coût augmente avec la hauteur (Figure 15). Jusqu'à 1 mètre de hauteur effective, les barrages simples sont moins coûteux que les barrages doubles.

Quel que soit le gradient, dans une ravine donnée, il existe une hauteur effective de barrage pour chaque type d'ouvrage correspondant à un prix de revient minimum (Figure 16). Pour chaque type de traitement, le volume minimum de pierre nécessaire correspond à la hauteur effective optimale du barrage, pour-le moindre coût (Figure 16). Le rapport sédiment-coût (valeur des-dépôts sédimentaires prévus divisée par le coût du traitement) augmente avec la hauteur effective du barrage et diminue quand le gradient de la ravine augmente (Figure 17). Pour des hauteurs effectives de 0,6 m et plus, les barrages simples ont un rapport sédiment-coût plus avantageux que les barrages en pierre sèche ou en pierre sèche avec armature métallique Pour des hauteurs effectives de 1,1 m et plus, les traitements avec barrages doubles ont les rapports sédiment-coût les plus importants (Figure 17).

9. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

(1)	Heede, Burchard H.1960	A study of early gully-control structures in the Colorado Front Range. U.S. Dept. Agric., Forest Service, Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Paper 55, 42 p. Fort Collins, Colorado.
(2)	Heede, Burchard H.1965	Multipurpose prefabricated concrete check dam. U.S. Forest Service Research Paper RM-12, 16 p. Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Fort Collins, Colorado.
(3)	Heede, Burchard H.1966	Design, construction and cost of rock check dams. U.S. Forest Service Research Paper RM-20, 24p. Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Fort Collins, Colorado.
(4)	Heede, Burchard H.1968	Conversion of gullies to vegetation-lined water ways on mountain slopes. U.S. Forest Service Research Paper RM-40, 11 P. Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Fort Collins, Colorado.
(5)	Heede, Burchard H.1968	Engineering techniques and principles applied to soil erosion control. U.S. Forest Service Research Note RM-102, 7 p. Rocky Mountain Forest and Range Experiment Station, Fort Collins, Colorado.
(6)	Heede, Burchard H., and John G. Mufich.1973	Functional relationships and a computer programme for structural gully control. J. Environ. Manage 1:321-344.
(7)	Heede, Burchard H., and John G. Mufich.1974	Field and computer procedures for gully control by check dams. J. Environ. Manage 2: 1-49.
(8)	Leliarsky, Serge. 1957	Irrigation and hydraulic design. Vol. 2, Irrig. Works.Chapman and Hall Ltd., London. 864 p.

10. SYMBOLES UTILISES DANS LE TEXTE

µ	=	angle correspondant au gradient de la ravine.
A_R	=	angle du talus naturel des pierres.
B_A	=	largeur mesurée à mi-hauteur de l'évacuateur des barrages en pierre sèche avec ou sans armature.
B_SF	=	largeur des barrages simples, mesurée à mi-hauteur de l'évacuateur.
C	=	coefficient de débit, évalué à 1,65.
c	=	constante dont la valeur varie selon les catégories de gradients des ravines.
D	=	profondeur de la ravine.
D₆₅	=	calibre de tamisage des pierres, pour lequel 65 pour cent des matériaux sont dans la catégorie plus fine.
d	=	constante dont la valeur change selon les catégories de gradients des ravines.
f	=	constante dont la valeur change selon les catégories de gradients des ravines.
G	=	gradient de la ravine en pour cent.
g	=	accélération due à la pesanteur, 9,81 m/s²
H	=	hauteur de l'écoulement par-dessus la crête du déversoir.
H_D	=	hauteur totale du barrage.
H_E	=	hauteur effective du barrage, cote de la crête de l'évacuateur par rapport au fond de la ravine primitive.
H_S	=	hauteur de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine rectangulaire ou trapézoïdale.
H_SV	=	hauteur de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine en forme de V.
K	=	constante se rapportant au gradient de sédimentation prévu.
L	=	longueur effective du déversoir.
L_A	=	longueur moyenne du barrage.
L_AS	=	largeur effective de l'évacuateur
L_B	=	largeur du fond de la ravine.
L_BS	=	largeur du fond de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine rectangulaire ou trapézoïdale.
L_BSV	=	largeur du fond de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine en forme de V.
L_HE	=	longueur moyenne du barrage.
L_U	=	largeur de la ravine, de bord à bord.
L_US	=	longueur, d'un bord à l'autre, de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine rectangulaire ou trapézoïdale.
L_USV	=	longueur d'un bord à l'autre, de l'évacuateur d'un barrage construit dans une ravine en forme de V.
M_L	=	longueur du grillage métallique d'un barrage à armature.
M_LB	=	longueur du grillage métallique de protection des berges, mesurée parallèlement au thalweg.
M_LD	=	longueur du grillage métallique d'un barrage double.
M_W	=	largeur du grillage métallique d'un barrage à armature, mesurée parallèlement au thalweg.
N_B	=	nombre de piquets utilisés pour la protection des berges.
N_DF	=	nombre de piquets du barrage proprement dit, dans le cas d'un barrage double.
N_SF	=	nombre de piquets du barrage proprement dit, pour un barrage simple.
Q	=	débit de pointe, en m³/s, calculé sur la base de l'averse nominale.
q	=	débit de pointe, en m³/s, par largeur unitaire de l'évacuateur.
R	=	constante représentant la profondeur d'ancrage.
S	=	écartement des barrages de consolidation.
V_A	=	volume du radier et de la protection des berges.
V_c	=	vitesse critique à la crête du barrage.
V_HC	=	volume de l'ouvrage de lutte contre l'arrachement des bords.
V_DF	=	volume du barrage proprement dit, dans le cas d'un barrage double.
V_K	=	volume d'ancrage.
V_LR	=	volume du barrage proprement dit, dans le cas d'un barrage en enrochements.
V_O	=	vitesse d'approche de l'écoulement.
V_S	=	volume des dépôts sédimentaires en amont des barrages de consolidation.
V_SF	=	volume du barrage proprement dit, dans le cas d'un barrage simple.
V_SP	=	volume de l'évacuateur de barrages en pierre sèche avec ou sans armature métallique.
V_SDF	=	volume de l'évacuateur, dans le cas d'un barrage double.
V_SSF	=	volume de l'évacuateur dans le cas d'un barrage simple.
W	=	poids des pierres calibre D₆₅.
x	=	coordonnée horizontale d'un point situé sur la trajectoire; ici il s'agit de la distance horizontale entre le côté aval de l'évacuateur et le point où la chute d'eau frappe le radier.
Y_c	=	hauteur critique de l'écoulement à la crête du barrage.
z	=	coordonnée verticale d'un point situé sur la trajectoire; ici hauteur effective du barrage.

L_BS = L_B - H_S		(13)
et	L_US = L_B + H_S	(14)

V_c²	=	Y_c	(16)
2g		2

S =	H_E
	K G cos a

V c =	q	(18)
	Y_c

q²	=	Y_c³	(19)
g

XII. OUVRAGES ET MÉTHODES DE CORRECTION DE RAVINS

par

Burchard H. Heede 1/

Station Expérimentale des Forêts et Parcours des Montagnes Rocheuses

Service Forestier des Etats-Unis

1. INTRODUCTION

1.1 Principaux processus de l'érosion en ravines