Brevet FR2871176A1 — publié le 20051209

La présente invention concerne un dispositif destiné à réduire la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres Chaque fleuve ou rivière a un cours bien particulier qui le caractérise. Un même fleuve peut avoir des secteurs rectilignes, ou au contraire des secteurs très sinueux et ce, avec des pentes plus ou moins importantes. C'est pourquoi lors d'une crue, l'augmentation du débit s'accompagnera d'une augmentation de la hauteur et de la largeur de son lit qui variera en fonction des secteurs traversés. Les inondations engendrées peuvent ainsi causer des dégâts très importants, voire même catastrophiques. Ainsi, la Seine en 1910 lors d'une crue particulièrement importante appelée crue centennale avait une hauteur de plus de 8 m. Les archives nous apprennent que les conditions météorologiques générant cette crue 1 0 exceptionnelle, sont réunies statistiquement environ tous les cent ans d'où son nom de crue centennale Voilà pourquoi les autorités administratives ont procédé pendant de longs mois à une étude poussée et à l'élaboration d'un Plan de Prévention des Risques, aujourd'hui largement diffusé. On a pu estimer les problèmes posés pour chaque niveau de la crue en fonction des zones inondées. Si les premiers mètres de hauteur de crue sont sans conséquences, dès que l'on dépasse les 5 m à Paris on s'aperçoit que les 1 5 problèmes et leurs coûts s'accroissent de façon exponentielle. En effet vers 6m c'est la gare du RER qui est noyée, puis ce sont les bouches de Métro donc les stations, les équipements sous-terrains d'EDF et de GDF, les parkings en sous-sol, les égouts qui refoulent dans toute la zone inondée, etc. La crue de 1955 a atteint la cote de 7,14 m et celle de 1910, la cote de 8, 62 m. Une crue équivalente est attendue prochainement et même avec toutes les précautions prévues et largement communiquées, on estime son 2 0 coût à plus de 20 milliards d' uros. Or on constate que l'élévation du niveau d'un fleuve en crue n'est pas la même, en fonction des secteurs traversés. On sait que lorsque le fleuve peut s'épandre très largement son niveau monte beaucoup moins facilement. En zone de pente c'est la vitesse du courant qui en augmentant va limiter l'élévation du niveau. Inversement en zone étroite à faible pente l'élévation sera maximum. Des aménagements du lit du fleuve peuvent donc influer ses comportements. On peut surcreuser le lit par 2 5 dragage ce qui permet d'augmenter le débit pour un même niveau d'eau, un peu comme si on augmentait la section d'une canalisation. On peut élever le niveau des berges ce qui équivaut en partie à la solution précédente etc. La présente invention est destinée à limiter la hauteur des crues des fleuves dans leurs zones de méandres. Elle consiste en un ensemble d'aménagements de génie civil qui lors des crues importantes permettent de shunter un ou plusieurs méandres(2). Ainsi en délestant le fleuve en crue d'une grande partie de son débit excédentaire on évite une augmentation de sa hauteur sur le secteur concerné par ce type d'aménagement. Ce shunt sera d'autant plus efficace qu'il court- circuitera plusieurs méandres et qu'il bénéficiera d'un dénivelé important entre l'amont et l'aval. En effet, ce shunte permet de réduire la longueur du cours du fleuve sur la zone concernée en profitant du même dénivelé ce qui lui confère une pente plus 3 5 grande que celle du fleuve favorisant ainsi un débit conséquent. Ces shuntes hydrauliques sont en fait des tunnels(1) de fortes sections lorsque que l'on ne peut pas envisager de construire un canal de déversement comme c'est généralement le cas en zone urbaine. Ces tunnels seront donc creusés à un niveau inférieur à celui du fleuve de manière à ce que l'écoulement se fasse naturellement, par gravité sans même besoin de pompage. Toutefois dans certains cas on pourra prévoir l'usage de pompes de gros débits ou d'autres dispositifs de propulsion type hélices de bateaux pour accélérer la vitesse du courant à l'intérieur du tunnel(1) et ainsi compenser les pertes de charges, si l'on souhaite augmenter le débit du délestage. Ces ouvrages n'étant sollicités qu'en période de grandes crues ce qui est finalement assez rare, il est intéressant de pouvoir les exploiter à d'autres fins le reste du temps afin de rentabiliser les investissements consacrés à leur construction et à leur entretien. Voilà pourquoi on doit concevoir ces tunnels avant tout comme des tunnels routiers d'un type particulier, que l'on pourra facilement noyer et utiliser comme canalisation de délestage le moment venu. A titre d'exemple, un tunnel de 20m de diamètre présente une section de 314 m2 pouvant offrir un débit de délestage de plus de 2000 m3 / s. Avec un diamètre de 24m, la section est de 452m2 permettant un débit de 2714m3 /s pour un courant de 6m/s seulement. Rappelons que le débit maximum de la Seine en crue est de 2500m3/s. L'aménagement en tunnel routier avec une chaussée(5) représentant 7/8 de son diamètre, réduit la section utilisable en tant que délesteur de crues de seulement 20% Le tracé sera évidemment choisi en fonction de son efficacité hydraulique. Les extrémités amont et aval seront donc très particulières afin de correspondre à la double fonction de ses tunnels à savoir des rampes d'accès(7) autoroutières raccordées au réseau routier de surface d'une part, et d'autre part, des ouvrages de prise d'eau et de sortie, situés sur les berges du fleuve ainsi aménagé. Ces ouvrages d'extrémités(3) offriront les meilleures garanties de sécurité afin d 'éviter tout risque d'immersion accidentelle des tunnels. Voilà pourquoi l'ouvrage de prise d'eau amont(8) et l'ouvrage de rejet aval(9)seront construits de manière à 2 0 n'être accessibles par l'eau du fleuve qu'à partir d'une certaine hauteur de crue de celui-ci. Au-dessus de cette hauteur de crue, des vannes(4) permettront de décider du moment d'ouverture et de l'opportunité d'utiliser ces tunnels(1) routiers en délesteurs de crues après quelques travaux de transformation rapides puisque conçus pour. Des batardeaux(6) complémentaires installés entre les ouvrages hydrauliques et les rampes d'accès autoroutières apporteront un niveau supplémentaire de sécurité vis à vis des risques de 2 5 submersion accidentelle. Ce type d'ouvrage peut se concevoir à différentes échelles. Ainsi il est possible de choisir soit un seul tunnel de grande section (24m de diamètre) offrant une section très importante permettant un très grand débit de délestage, soit plusieurs tunnels en parallèle de moindre section donc moins profondément creusés et donc moins chers à construire, soit un dispositif plus complexe constituant un réseau de shunts hydrauliques installés à différents emplacement de méandres, les uns complétant 3 0 l'action des autres ou encore poursuivant leur action sur une distance plus importante en aval. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 montre en coupe un exemple d'aménagement de ce shunt hydraulique de plusieurs méandres. La figure 2 montre en plan un ouvrage d'extrémité(3) amont ou aval avec ses accès(7) autoroutiers 35 La figure 3 montre en coupe la section utilisable d'un tunnel(1) avec une chaussée(5) routière dont la largeur est de 7/8 du diamètre du tunnel. La figure 4 montre en coupe un ouvrage d'extrémité(3) amont avec sa prise d'eau sur les berges du fleuve(2) La figure 5 montre un exemple d'application de ce type d'aménagement en région parisienne. En référence à ces dessins, le dispositif est constitué d'un ou plusieurs ouvrages de génie civil, canal ou plus généralement tunnel(1), courtcircuitant un ou plusieurs méandres(2) destinés à délester le fleuve en crue d'une grande partie de son débit excédentaire directement d'amont en aval de l'ouvrage. Ces tunnels servant de canalisation de délestage sont creusés à un niveau inférieur à celui des berges de manière à ce que l'écoulement en période de crues se fasse naturellement par simple gravité entre leur extrémité amont plus haute et leur extrémité aval plus basse et avec une pente plus importante que celle du fleuve puisque ces tunnels sont plus courts que le cours normal du fleuve dont les méandres(2) sont ainsi court-circuitées . Ils ont une double fonction afin de rentabiliser leur construction et leur entretien, à savoir qu'en dehors des périodes de crues finalement assez rares, ces tunnels seront aménagés et utilisés en tunnels autoroutiers moyennant une réduction de 20% de leur section utilisable en tant que canalisation de délestage, du fait de la construction d'une chaussée(5) dont la largeur représente 718 du diamètre interne du tunnel. Par exemple, un tunnel de 24m de diamètre peut comporter une chaussée autoroutière de 21m de large. Sa section totale sans la chaussée est de 452m2. Avec la chaussée aménagée la section libre donc exploitable en tant que canalisation de délestage est de 361 m2 qui pour une vitesse de courant de 6 m/s permet un débit de 2170 m3/s. A titre d'exemple, dans le cas d'un aménagement de la Seine en région parisienne il est possible de limiter la hauteur de crue à un environ 5m en exploitant ce type de dispositif. En effet on devrait pour cela creuser un tunnel de grande section ou deux tunnels parallèles de plus petit diamètre comportant chacun deux voies 2 0 routières en sens unique donc un tunnel pour chaque sens de circulation reliant le coeur de Paris près du Pont Mirabeau à Rueil- Malmaison Chatou près de l'île des impressionnistes c'est à dire un tunnel de 9 km court-circuitant deux méandres soit plus de 40 km de longueur de fleuve bénéficiant ainsi du dénivelé existant entre l'ouvrage hydraulique amont de prise d'eau(8) situé sur les berges près du Pont Mirabeau et l'ouvrage de rejet(9) aval à la cote de Bougival. Cet aménagement peut se poursuivre par un deuxième 2 5 tunnel creusé sous la Forêt de St Germain shuntant le méandre suivant. Afin de garantir une parfaite sécurité et éviter tout risque de voir ce ou ces tunnels noyés accidentellement, les ouvrages d'extrémités(3) auront leur base construite au-dessus du niveau normal du fleuve c'est à dire à environ 4m de manière à n'être accessible par les eaux du fleuve en crue qu'après la cote d'alerte franchie. Le tunnel sera protégé de la prise d'eau par deux batardeaux(6). D'autre part des vannes(4) permettront de décider de l'opportunité et du moment d'utiliser ce ou ces tunnels routiers en canalisations de délestage du débit excédentaire de crue. II serait sûrement intéressant que ces tunnels routiers aient des entrées et des sorties intermédiaires. Il suffira que les rampes d'accès(7) ne gênent pas l'écoulement hydraulique le moment venu ni ne créent des inondations locales du fait d'une cote trop basse, inférieure à celle des ouvrages d'extrémités Le dispositif selon l'invention peut être installé dans de nombreux sites à travers le monde et en 3 5 particulier en Région parisienne où en limitant la hauteur de la crue centennale à environ 5m maximum il évitera les énormes dégâts que l'on a déjà en partie envisagés et estimés à plus de 20 milliards d' uros. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres(2) caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ou plusieurs ouvrages de génie civil, canal ou plus généralement tunnel(1), court-circuitant un ou plusieurs méandres destiné à délester le fleuve en crue d'une grande partie de son débit excédentaire directement d'amont en aval de l'ouvrage. 2) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tunnel(1) servant de canalisation de délestage est creusé à un niveau inférieur à celui des berges de manière à ce que l'écoulement en période de crues se fasse naturellement par simple gravité entre son extrémité amont plus haute et son extrémité aval plus basse et avec une pente plus importante que celle du fleuve puisque le tunnel est plus court que le cours 1 0 du fleuve dont les méandres sont ainsi court-circuitées . 3) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres selon la revendication 1 caractérisé en ce que ces ouvrages de génie civil peuvent se concevoir à différentes échelles et être constitués soit d'un seul tunnel de grande section (24m de diamètre) permettant un très grand débit de délestage, soit de plusieurs tunnels en parallèle de moindre section donc moins profondément creusés et donc moins chers à construire, soit d'un dispositif plus complexe constituant un réseau de shunts hydrauliques installés à différents emplacement de méandres, les uns complétant l'action des autres ou encore poursuivant leur action sur une distance plus importante en aval. 4) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres selon la revendication 1 caractérisé en ce que ces ouvrages(1) ont une double fonction afin de rentabiliser leur construction et leur entretien, à savoir qu'en dehors des périodes de crues finalement assez rares, ces tunnels seront aménagés et utilisés en tunnels autoroutiers moyennant une réduction de 20% de leur section utilisable en tant que canalisation de délestage, du fait de la construction d'une chaussée(5) dont la largeur représente 7/8 du diamètre interne du tunnel. 5) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte à ses extrémités deux ouvrages hydrauliques particuliers(3) à savoir un ouvrage de prise d'eau(8) en amont construit sur les berges du fleuve et un ouvrage de rejet(9) en aval, ouvrages situés à une cote bien déterminée afin d'éviter tout risque d'inondation accidentelle du tunnel. 6) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de 3 0 méandres selon la revendication 1, caractérisé en ce que ces ouvrages hydrauliques(3) situés aux extrémités du ou des tunnels comportent des batardeaux(6) et des vannes(4) utilisables en périodes de crues permettant de décider de l'opportunité et du moment d'utiliser ce ou ces tunnels routiers en tant que canalisations de délestage du débit excédentaire de crues tout en garantissant la sécurité hydraulique le reste du temps. 7) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres selon la revendication 1, caractérisé en ce que des rampes d'accès(7) autoroutières les raccordant au réseau routier de surface sont aménagées à proximité des ouvrages d'extrémités et aussi sur des sections intermédiaires du tunnel(1) dans la mesure ou elles ne gênent pas le bon écoulement du débit de délestage ni ne provoquent une inondation locale si elles étaient situées à une cote inférieure à celle des ouvrages d'extrémités(3). 8) Dispositif permettant de limiter la hauteur des crues des fleuves ou rivières en zone de méandres, selon la revendication 5, caractérisé en ce que la base de ces ouvrages d'extrémités(3) construits sur les berges du fleuve ainsi aménagé, à savoir la prise d'eau amont(8)et le rejet aval(9) est située au niveau de la cote d'alerte du fleuve de manière à ce qu'il soit impossible que le tunnel(1) soit noyé accidentellement en période normale c'est à dire pendant son usage routier.