Cours d'hydraulique, dynamique et morphologie fluviale

Gérard Degoutte


Ce cours est rédigé à l’attention des étudiants de 2ème année du master sciences et technologies de Paris VI, mention « sciences de l’univers, environnement, écologie », spécialité «environnements continentaux et hydrosciences » dans laquelle l’ENGREF et neuf autres organismes sont cohabilités. Ce cours cherche à montrer quels grands principes régissent la morphologie des cours d'eau et leur dynamique. De plus, ce cours s’intègre dans un enseignement d’ingénierie fluviale enseigné en tronc commun à l’ENGREF.

Le premier chapitre est un rappel d’hydraulique à surface libre. Il donne de manière condensée les définitions, principes de base et les résultats d'hydraulique à surface libre essentiels pour comprendre ou aménager une rivière. La rivière est supposée transporter de l’eau claire sans interaction avec son fond ou ses berges. Ce chapitre est conçu pour pouvoir être suivi par ceux qui auraient oublié les notions fondamentales de mécanique des milieux continus déformables et évite de faire appel aux opérateurs mathématiques complexes.

Le chapitre 2 traite de manière simplifiée le transport solide en rivière. Il découple les calculs d'hydraulique (d'eau claire) et ceux de transport solide. Il ne traite donc que des rivières de plaine ou des rivières torrentielles, mais pas des torrents. La présence d'une phase solide entraîne un milieu diversifié dans l'espace avec des méandres, des seuils et des mouilles, des granulométries contrastées... Diversifié, ce milieu est aussi évolutif en fonction des successions hydrologiques. Dans l'interaction eau-minéral, le végétal joue un rôle important. Il souligne ou accentue les termes de diversité et de variabilité. Ce chapitre est donc fondamental pour apprécier la morphologie des rivières naturelles traitée au chapitre 3 ou des rivières aménagées traitées au chapitre 4.

Le chapitre 3 traite de la géomorphologie des lits mineurs et majeurs des rivières. Il montre comment le transport solide étudié au chapitre 2 explique à la fois la diversité des formes des rivières (méandres, tresses, seuils, mouilles, bancs, érosions de berges…) et leur évolution dans le temps. Le rôle de la végétation sur les formes est abordé. L’échelle considérée est à la fois celle du coude d’une rivière que celle d’un long tronçon de rivière ou d’un bassin versant entier.

Le chapitre 4 se concentre sur la géomorphologie des rivières aménagées. Les aménagements faits par l'homme, soit pour se protéger contre une rivière « nuisible », soit pour utiliser une rivière « bénéfique », ont tous des conséquences hydrauliques mais aussi morphologiques en amont ou en aval. Les méconnaître, c'est risquer des échecs graves ou au moins des actions inefficaces ou inutiles.

Ce cours n’aborde pas la conception des aménagements ni les modes de gestion de la végétation et des atterrissements. Nous renvoyons à l’ouvrage complet de l’auteur [19] qui souligne les dérives que l’aménageur doit éviter et qui insiste sur la nécessité d'une approche intégrée. Il évoque aussi les interrelations avec les aspects écologiques ou biologiques et les aspects hydrauliques ou morphologiques et invite l'aménageur ou le gestionnaire à raisonner globalement.

La bibliographie comporte 64 titres de livres ou articles, dont 24 sont signalés comme ouvrages de base pour le sujet.

Remerciements

Cet ouvrage a bénéficié d'une lecture attentive et des conseils avisés de Pierre PERNES (ENGREF), Hervé PIEGAY (CNRS et université de Lyon I), Patrice MERIAUX et Jean Pierre BAUME (Cemagref).

Texte de cours Diaporama d'accompagnement
Sommaire et notations (pdf 1,09M)
1 - Principes et formules d'hydraulique à surface libre (pdf 537K) Principes hydrauliques illustrés (pdf 1.72M)
2 - Transport solide (pdf 428K) Transport solide illustré (pdf 1.35M)
Exercice corrigé de Transport solide (pdf 396K)
3 - Formes naturelles des rivières, ripisylve, évolution des berges
(pdf 541K)
Illustrations de formes naturelles : définitions (pdf 1.66M)
Illustrations de formes naturelles : évolution locale des formes (pdf 3.67M)
Illustrations de formes naturelles : adaptation des protections (pdf 4.11M)
4 - Evolution morphologique des rivières aménagées (pdf 314K)
Bibliographie (pdf 120K)