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Digues : renforcer l’efficacité de protection contre les inondations

Rupture de digue © Irstea / R. Tourment

Les digues visent à protéger les populations et les biens contre les inondations, 1er risque naturel en France. Mais les inondations exceptionnelles de ces 20 dernières années – Camargue en 1993-1994, Aude en 1999, Gard en 2002, Rhône en 2003, tempête Xynthia en 2010 –, ont révélé un parc d’ouvrages mal connu, mal entretenu, partiellement organisé et règlementé. Des ouvrages de protection de plus en plus sollicités face aux effets du changement climatique en cours… Doté de son expertise unique en France sur les barrages, Irstea a développé depuis plus de 15 ans de nombreux travaux de recherche et d’expertise sur les digues de protection. Des connaissances et savoir-faire aujourd’hui transférés aux services de l’Etat, aux gestionnaires d’ouvrages et aux bureaux d’étude, et qui ont contribué à faire évoluer la réglementation sur le contrôle de la sûreté de ces ouvrages.

 

Infographie

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Bon à savoir

  • Digue fluviale : permet de canaliser l’eau d’un cours d’eau (fleuve, rivière, lac, torrent) et de lui faire obstacle pour protéger les zones situées dans son lit majeur, soit la zone inondable au-delà des berges. Les digues fluviales sont soumises à la dynamique des courants.
  • Digue maritime : vise à empêcher le passage de l’eau pour protéger les zones littorales. Les digues maritimes sont, elles, soumises aux vagues et aux marées.

Une digue fait partie d’un système global qui comprend la zone à protéger, le milieu d’où provient l’eau (le cours d’eau, la mer) et le système de protection constitué de la digue elle-même et d’autres éléments de protection naturels ou non (dunes, routes, etc.).

Une digue ne supprime pas le risque : elle le transforme en une combinaison d'un risque naturel (l’inondation) et d’un risque technologique (la défaillance ou la rupture de l’ouvrage).

 

Crues, inondations : dossier spécial sur l'expertise Irstea

Cliquez sur l'image pour découvrir le dossier.

 

Ouvrages de protection : mieux les connaître pour mieux les gérer et les améliorer

Les digues sont des ouvrages de grande longueur (parfois plusieurs dizaines de km), anciens (certains datent du Moyen-Age) et construits de façon très hétérogène. Aussi pour s’assurer du maintien de leur rôle de protection, il est nécessaire :

  • de bien connaître le parc d’ouvrages du territoire ;
  • de comprendre leurs mécanismes de dégradation et notamment ceux qui conduisent à leur rupture ;
  • de savoir évaluer leurs performances et analyser le risque en cas de rupture ;
  • et de déterminer les bonnes pratiques nécessaires au maintien de leurs performances et à la conception des ouvrages neufs.
Des méthodes inédites pour connaître l'état des digues et leurs mécanismes de dégradation

Anticiper le risque de rupture : un outil pour diagnostiquer l’érosion interne des digues et des barrages

L’érosion interne est l'une des principales causes de rupture des digues et des barrages. À Irstea, les spécialistes en mécanique des sols et en mécanique des fluides mènent depuis plus de 10 ans des recherches pour comprendre, modéliser et anticiper ces phénomènes qui fragilisent les ouvrages.

 

Acquisition de données sur l’état des digues : des méthodes innovantes

Ouvrages de grande longueur, les digues s’étendent parfois sur plusieurs dizaines de kilomètres. Connaître l’état d’une digue dans le moindre de ses recoins s’avère difficile pour les responsables ou gestionnaires d’ouvrages, chargés d’assurer leur bon état de fonctionnement.

Performance des ouvrages et risques associés : un diagnostic optimal des digues

Pour déterminer si une digue remplit correctement sa fonction de protection, il faut être capable d’évaluer son état et ses performances. Pour cela, les scientifiques d’Irstea ont mis au point une méthode qui consiste à analyser, à la fois,

  • les performances hydrauliques de l’ouvrage : quel niveau de protection est-il capable d’assurer vis-à-vis de la zone à protéger ?
  • ses performances structurelles : quel niveau de résistance peut-il atteindre sans rompre ?

Au-delà, il s’agit de poser un diagnostic complet de l’ouvrage pour proposer les solutions de gestion et d’entretien adaptées au maintien de sa fonction. La démarche de diagnostic, développée à Irstea, consiste à recueillir des données sur l’ouvrage (topographiques, géotechniques, hydrauliques, etc.) et à les combiner à travers différents modèles et méthodes numériques pour déterminer des indicateurs de performance qui permettront de connaître le niveau de performance - hydraulique et structurelle - de l’ouvrage. Mais la démarche prend aussi en compte les conséquences potentielles d’une défaillance ou d’une rupture de la digue sur la zone protégée ainsi que les causes de sollicitation de l’ouvrage, c’est ce qu’on appelle l’analyse de risque.

C’est là la particularité de l’approche proposée par Irstea : intégrer à la fois l’évaluation des performances de l’ouvrage et l’analyse du risque pour proposer un diagnostic optimal et, au final, des actions de gestion ou d’entretien adaptées. Une approche interdisciplinaire alimentée par les travaux menés dans le cadre du projet européen FloodProBe et dont les résultats figurent aujourd’hui dans l’ouvrage de référence en matière de gestion et de conception des digues : le guide international sur les digues (International Levee Handbook).

Véritable outil d’aide à la décision, un gestionnaire ou responsable de digues peut s’appuyer sur le diagnostic :

  • pour la gestion patrimoniale des ouvrages : le diagnostic l’aidera à prendre des décisions (entretien, confortement, remplacement, modification ou démantèlement) pour pérenniser les ouvrages et optimiser les dépenses tant en fonctionnement qu'en investissement ;
  • en cas de défaillance de la digue : le diagnostic permettra de déterminer les mécanismes en cause et d'adapter les solutions de réparation ou de confortement ;
  • pour répondre aux exigences juridiques, le gestionnaire doit maintenir les ouvrages à un niveau de performance tel que la probabilité de rupture est négligeable ;
  • pour répondre aux exigences réglementaires : le responsable de digues doit réaliser, de façon régulière ou exceptionnelle, un certain nombre d’études et d’opérations de diagnostic.

Contact : Rémy Tourment (Aix-en-Provence)

Analyser le risque de rupture des barrages et des digues

Des logiciels au service de la sécurité publique

Interview. Face au risque de ruptures d’ouvrages tels que les barrages et digues, les scientifiques d’Irstea travaillent au développement de logiciels de modélisation hydraulique.

Confortement des digues : de nouvelles pistes

A l'occasion des Assises nationales des risques naturels, Laurent Peyras, directeur adjoint de l'unité de recherche RECOVER au centre Irstea d'Aix-en-Provence, détaille les travaux de son équipe dans l'amélioration des ouvrages hydraulique.

Des outils pour gérer la végétation sur les digues

Guide technique. Des digues et barrages végétalisés... et fragilisés

Un guide technique sur la gestion de la végétation des ouvrages hydrauliques en remblai fait la synthèse de 20 ans d’études et de nombreux retours d’expériences de gestionnaires et administrations.

 

Vulnérabilité de la zone protégée : évaluer les conséquences de l’inondation pour mieux définir le risque

Les scientifiques d’Irstea travaillent depuis longtemps sur le risque naturel inondation. Pour évaluer le risque dans sa globalité, ils s’intéressent aussi à la vulnérabilité de la zone protégée par les ouvrages destinés à lutter contre les inondations. Etudier la vulnérabilité consiste à évaluer les conséquences prévisibles du phénomène sur les différents enjeux situés dans la zone protégée : populations, bâtiments, zones naturelles, zones agricoles, zones d’activités, réseaux de transport / communication, etc. On prend ainsi en compte la vulnérabilité sociale, économique, environnementale, patrimoniale, etc.

Bon à savoir

  • Vulnérabilité : conséquences dommageables prévisibles de l’aléa sur les enjeux.
  • Aléa : phénomène naturel, source de danger (forte pluie, crue, etc.), caractérisé par une probabilité d’occurrence et une intensité donnée.
  • Enjeu : personne, bien, activité, patrimoine, etc. susceptibles d’être affectés par l’aléa.
Des indicateurs pour évaluer la vulnérabilité environnementale

Les scientifiques d’Irstea se sont intéressés à la vulnérabilité environnementale dans le cadre du projet de recherche Digsure[i]. Ils ont cherché à identifier et quantifier les conséquences qu’une rupture de digue pourrait engendrer sur le milieu naturel d’une zone protégée par la digue. Pour cela, ils ont d’abord identifié les enjeux présents dans la zone, les indicateurs de « bon état » écologique utilisés par les gestionnaires d’espaces naturels et les solutions permettant à un écosystème de se reconstruire après un évènement catastrophique. En combinant les enseignements tirés de ce travail avec les informations connues sur les impacts des inondations sur un milieu naturel, ils ont mis au point les 1ers indicateurs de vulnérabilité environnementale :

  • perte d’espèces (animale ou végétale) remarquables, d’un fort intérêt écologique ou en danger (liste rouge de l’Union internationale pour la conservation de la nature - UICN), endémique ;
  • disparition d’espèce clé de voûte, espèce pouvant influencer l’ensemble d’un écosystème ;
  • mortalité massive d’un type d’espèce quelconque (animal ou végétal) ;
  • dégradation forte, voire destruction d’un habitat remarquable ou d’intérêt communautaire.

Ces indicateurs permettent désormais, à un expert écologue, de quantifier et de qualifier la vulnérabilité environnementale du milieu naturel d’une zone protégée par une digue. Une 1ère en France…

Contact : Bambara Gisèle (Aix-en-Provence)


[i] Projet Digsure (2009-2012) - Axe 2 : Vulnérabilité des zones protégées par les digues. Partenaires : Irstea, UMR DESMID-CNRS, société du canal de Provence, société G2C, SYMADREM. Cofinancement Région Paca.