CHAPITRE

15

Design des seuils dissipateurs dnergie

15.1 INTRODUCTION
Le dimensionnement hydraulique complet des seuils dissipateurs dnergie ncessite la ralisation squentielle de plusieurs tapes de prise de dcisions et de calculs. La premire section
de cette confrence prsente ces tapes ainsi que quelques rgles de base respecter pour obtenir un fonctionnement efficace de ces seuils.
Chaque tape est reprise par la suite dans le cadre dexemples.

15.2 TAPES NCESSAIRES A LA CONCEPTION DES SEUILS

15.2.1 Caractristiques du milieu
Le dimensionnement des seuils dissipateurs dnergie ncessite dabord la connaissance du
bassin versant, des caractristiques hydrauliques du cours deau amnager, de mme que les
caractristiques du sol que traverse ce cours deau. Ces diffrentes caractristiques permettront dvaluer les paramtres suivants
1. Dbit de projet, Q [m3/s] ;
2. Section du cours deau, b [m] et z pour une section trapzodale ;
3. Pente du cours deau avant amnagement, So [mlm] ;
4. Coefficient de rugosit de Manning, n [s/ml/3] ;
5. Hauteur normale dcoulement, yn [m] ;
6. Vitesse dcoulement, V [m/s] ;
7. Nombre de Froude, F (F > 1, coulement torrentiel; F < 1, coulement fluvial) ;

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170
8. Hauteur critique dcoulement, yc [m];

9. Vitesse dcoulement maximale permise, Vmax [m/s].

15.2.2 Amnagement du cours deau

Lamnagement dun cours deau afin de contrler son rosion savre essentiel lorsque la
vitesse dcoulement calcule est suprieure la vitesse maximale dcoulement que peut
tolrer le sol, soit V > Vmax. Le cas chant, diffrents amnagements sont possibles
1. Creusage dune nouvelle section (diminution de la vitesse dcoulement).
2. Ensemencement des talus (augmentation de la rsistance lrosion des talus et de la
rugosit du cours deau, donc diminution de la vitesse dcoulement).
3. Enrochement du talus et/ou du fond du cours deau (augmentation de la rsistance
lrosion et de la rugosit du cours deau, donc diminution de la vitesse dcoulement
et augmentation de la vitesse maximale permise).
4. Amnagement de seuils (diminution de la pente effective et dissipation ponctuelle de
lnergie hydraulique).

15.2.3 Pente maximale

Une fois le choix arrt sur lamnagement de seuils, la pente maximale du cours deau est
dtermine. Celle--ci est la pente pour laquelle la vitesse dcoulement est gale la vitesse
maximale (Vmax) que le sol peut tolrer. Le calcul est effectu laide de lquation de Manning en utilisant le dbit de projet Q et les caractristiques de la section (A et Rh) et de rugosit
(n) du cours deau dtermins la section prcdente :
S1 =

Q2 n2
A 2 Rh 43

[15.1]

15.2.4 Hauteur du seuil

Le choix de la hauteur du seuil est guid par des considrations de diffrents ordres.
Efficacit hydraulique
Du point de vue de lefficacit hydraulique la hauteur du seuil, h, devrait rencontrer les deux
exigences suivantes (figure 15.1) :
1. La hauteur du seuil devrait tre suprieure 1.2 fois la hauteur critique dcoulement
sur la crte du dversoir yc (h > 1,2 yc). Cette condition assure que le ressaut sera de
type direct, soit F1 > 1,7, do une dissipation minimale de lnergie hydraulique.
2. La cote de la crte du seuil devrait prfrablement tre suprieure la cote de leau en
aval du seuil (h > h + y3). Cette condition assure que le dversoir est complet et donc

TAPES NCESSAIRES A LA CONCEPTION DES SEUILS

171

Figure 15.1 Contraintes sur la hauteur du seuil afin de maintenir une efficacit minimale de la dissipation de lnergie hydraulique.
que lcoulement en amont du seuil nest pas influenc par le niveau de leau en aval.
Sil savrait impossible de remplir cette condition, on devra cependant sassurer que
la cote de leau sur le seuil soit suprieure la cote de leau en aval du seuil (h + yc >
h + y3). Si cette condition nest pas respecte, aucun ressaut na lieu et donc peu
dnergie est dissipe par le seuil.
Conditions respecter :
1. h > 1,2 yc ; et,
2a. h > h+ y3 (prfrablement) ou
2b. h + yc > h + y3 (absolument)
Revanche du cours deau et stabilit du sol
Lamnagement dun seuil a pour effet de diminuer la vitesse de lcoulement par une diminution de la pente effective du cours deau. II en rsulte donc une augmentation de la cote de la
ligne dcoulement de leau en amont du seuil. On devra donc sassurer que la revanche du
cours deau et la stabilit mcanique du sol sont suffisantes pour contenir lcoulement de
leau dans les nouvelles conditions. Dans les cas de ravinement, cette revanche est gnralement suffisante. Ce qui, souvent, nest pas le cas en terrain relativement plat o les cours deau
sont peu profonds et o des sorties de drains souterrains limitent cette hauteur deau.
Faune
Les cours deau dans lesquels existe une faune migratrice ou dans lesquels celle--ci est souhaite, la hauteur des seuils devra tre limite. De faon plus juste, on tiendra compte de la diffrence entre la cote de la crte du seuil et celle de leau en aval du seuil, soit h -- (h + y3)
(figure 15.1) et ce, au moment de la migration des poissons. I1 est noter que celui--ci ne cor-

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

172

respond pas ncessairement la priode dtiage alors que le poisson semble plutt rechercher
la fracheur des fosses.
Dans tous les cas, afin de dterminer la hauteur du seuil qui rpondra le mieux aux exigences de
la faune existante ou souhaite, il est conseill de consulter des spcialistes en amnagement
de la faune aquatique.

15.2.5 Dversoir
Rle du dversoir
Le dversoir remplit deux tches importantes dans le fonctionnement du seuil. Dabord il
concentre lcoulement vers le centre du cours deau vitant ainsi laffouillement des berges.
Puis, sil a t choisi judicieusement, il permet galement de crer une zone de courant lent en
amont du seuil, limitant la vitesse dcoulement une vitesse infrieure la vitesse maximale
permise. Le dversoir vite donc de devoir protger cette partie du cours deau.
Forme du dversoir
Les matriaux utiliss pour la construction du seuil de mme que le fonctionnement quon en
dsire conditionnent le choix de la forme du dversoir (figure 15.2). Ainsi, une structure en
bois ou en gabions sadaptera bien un dversoir rectangulaire tandis quune structure en
enrochement ou en blocs de bton supportera facilement un dversoir de forme trapzodale.
Pour ce qui est de lcoulement obtenu, par laugmentation de sa longueur au miroir avec une
augmentation du dbit, le dversoir trapzodal limite la hauteur deau en amont du seuil en
comparaison avec le dversoir rectangulaire. Quant au dversoir section compose
(figure 15.2), il assure une bonne efficacit hydraulique grand dbit grce une hauteur
moyenne du seuil leve tout en permettant, mme petit dbit, la migration des poissons par
la section basse et troite du dversoir.
Dimension
La dimension du dversoir rectangulaire (figure 3) se calcule partir de lquation suivante :
Q = C B H s32

[15.2]

B = largeur du dversoir [m]

C = coefficient de dbit du dversoir [m1/2/s]
HS = charge hydraulique, excluant la charge de vitesse, au--dessus de la
cote du dversoir [m].
La charge HS est mesure en amont du dversoir o la courbure de lcoulement ne se fait plus
sentir (figure 15.3). Quant au coefficient de dbit C, il est fonction de la section transversale du

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TAPES NCESSAIRES A LA CONCEPTION DES SEUILS

a) Dversoir rectangulaire;
structure en bois

b) Dversoir trapzodal;
structure en enrochement

c) Dversoir section
compose;
structure en gabions

Figure 15.2 Formes de dversoirs possibles et matriaux utiliss.

Figure 15.3 Dversoir rectangulaire dans un cours deau de forme trapzodal.

dversoir, de la charge Hs et de la vitesse dapproche. Sa valeur varie gnralement de 1,6
2,65, la valeur la plus faible se prsentant lorsque la charge de vitesse en amont est presque
nulle et la valeur la plus leve, lorsque cette charge est importante. La valeur moyenne de 1,82
est approprie pour le design.

174

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

La dimension de toute autre forme de dversoir sobtient partir de la formation de ltat critique sur la crte du dversoir. Cette mthode est moins prcise que celle utilise pour le dversoir rectangulaire mais elle reprsente la seule alternative pratique.
La cote de la crte du dversoir, le dbit et le coefficient de dbit tant connus, seules restent
dterminer la hauteur de lcoulement sur la crte et la largeur de celle--ci. Afin dassurer que
la vitesse dcoulement en amont du seuil soit infreure la vitesse maximale permise, il est
possible dimposer que la hauteur deau, juste en amont du seuil, soit suprieure dau moins
10% la hauteur normale dcoulement sur la pente maximale. On fixe du mme coup la largeur du dversoir.

15.2.6 Chute et bassin de dissipation

La dernire tape dans la conception dun seuil est le dimensionnement du bassin de dissipation. Celui--ci se situe directement la suite du dversoir et permet damener lcoulement
une cote infrieure tout en dissipant localement le surplus dnergie hydraulique. Les principaux lments fonctionnels du bassin de dissipation sont (figure 4)
1. Chute, entre les sections 0 et 1;
2. Dissipation dnergie, entre les sections 1 et 2 ; et,
3. Jonction au cours deau aval, entre les sections 2 et 3.
Chute
Deux types de chute sont utiliss dans les dissipateurs : la chute incline (figure 4 a)) et la chute
verticale (figures 4 b) et c)). Pour les fins de dimensionnement, il est possible de ne pas considrer la perte dnergie durant cette chute : il en rsultera un facteur de scurit plus lev dans
le fonctionnement du dissipateur. Cependant, il pourra tre avantageux, conomiquement ou
pratiquement, de tenir compte de ces pertes dnergie.
Dissipation dnergie
La dissipation dnergie est ralise au moyen du ressaut hydraulique ralis dans le bassin
(figures 4 a) et b)) ou par simple turbulence dans une fosse de dissipation (figure 4 c)).
Jonction
La jonction entre lcoulement aprs le ressaut (section 2) et le cours deau en aval du seuil
(section 3) ncessite gnralement une modification dans la structure. En effet, la hauteur
deau y2 ncessaire la formation du ressaut est presque toujours diffrente de la hauteur deau
y3, de sorte que lon doit maintenir artificiellement cette hauteur y2. Ceci se fait laide de
structures connexes telles que le bassin en dpression et le bassin en dvers dans les cas o la
hauteur y2 est plus grande que la hauteur y3, ce qui est gnralement le cas. Le contre--pi utilis
dans le bassin en dvers permet de plus de rendre lcoulement la section 2 indpendant de

TAPES NCESSAIRES A LA CONCEPTION DES SEUILS

175

lcoulement aval la section 3. La formation du ressaut est alors assure tous les dbits infrieurs au dbit de projet.
Dimensionnement
Le dimensionnement du bassin (ou de la fosse) de dissipation signifie la dtermination de la
longueur du bassin (ou de la fosse), de la hauteur du contrepi ou de la dpression du bassin et
de la profondeur de la fosse de dissipation. La dtermination de ces paramtres ncessite
priori la connaissance des
caractristiques de lcoulement sur le dversoir (section 0) et celles de lcoulement en aval
du seuil (section 3). Par la suite, on dterminera les caractristiques de lcoulement la section 1, avant le ressaut. Si on ne considre aucune perte dnergie dans la chute, ces caractristiques sobtiennent par lquation de conservation dnergie entre les sections 0 et 1. Si on tient
compte de ces pertes, les caractristiques de lcoulement la section 1 svaluent de la faon
suivante
1. Dans le cas de la chute incline, un calcul de la courbe de remous entre les sections 0
et 1 permettra dvaluer la hauteur deau avant ressaut. Connaissant le dbit et la gomtrie du fond, les autres caractristiques sont alors connues.
2. Dans le cas de la chute verticale, lquation 24 (page 35) permet dvaluer la hauteur
deau avant ressaut. Cette quation tient compte de la perte dnergie lors de limpact
de la nappe deau avec le fond du cours deau.
Lcoulement la section 2 est dtermin partir de lcoulement avant ressaut (section 1) et
laide des quations et graphiques relis au ressaut (chapitres 5.2 et 5.3. pages 16 25). Les
caractristiques obtenues pour lcoulement la section 2 tiennent alors compte de la perte
dnergie occasionne par ce ressaut. Pour ce qui est de la longueur du bassin, celle--ci correspond la longueur du ressaut dans le cas de la chute incline. Dans le cas de la chute verticale
(figure 4 b)), on doit ajouter cette longueur la longueur de la chute de la nappe deau. Cette
dernire est obtenue par la figure 24 (page 38) ou par les quations 26 28 (page 37).
La jonction entre les sections 2 et 3 est gnralement ncessaire pour que le ressaut puisse se
raliser. Dans le cas dun bassin en dpression (figure 4 a)), on supposera quil y a conservation
dnergie entre les sections 2 et 3. Connaissant les caractristiques dcoulement ces deux
sections, la hauteur h sera facilement obtenue. Si, dautre part, la jonction se fait par lintermdiaire dun contre--pi (figure 4 b)), sa hauteur sera dtermine en le considrant comme un
dversoir (section 1.5). On doit cependant noter que lutilisation dun contre--pi ncessite la
protection du cours deau en aval de celui--ci, contrairement llvation du fond du cours
deau.
Finalement, dans le cas de la chute verticale avec fosse de dissipation, la profondeur de celle--ci est value laide de lquation 29 (page 39) de Veronese ou de lquation 30 (page 41)
Schoklitsch . Le contre--pi nest utilis ici que pour diminuer la profondeur de la fosse. Une
protection doit alors tre assure en aval du contre--pi.

176

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

a) Chute incline avec bassin en dpression

b) Chute verticale avec bassin en dvers

c) Chute verticale avec fosse de dissipation

Figure 15.4 Bassins de dissipation utilisant diffrentes chutes et diffrentes structures
connexes..

15.3 CARACTRISTIQUES DU COURS DEAU

Le cours deau retenu pour les fins de dexemple cause du ravinement au travers des champs
cultivs. Aussi, la revanche est de plusieurs mtres et aucune espce de poisson ny est prsente. Les paramtres de base concernant ce cours deau avant son amnagement sont les suivants (figure 5) :

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PENTE MAXIMALE

1,5 m3/s

Largeur au fond (b)

2,0 m

Fruit des talus (z)

2,5

Pente avant amnagement (So)

:
:
:

0,009 m/m
0,022
1,2 m/s

Dbit (Q)
Section trapzodale

Coefficient de rugosit (n)

Vitesse maximale permise (Vmax.)

Figure 15.5 Caractristiques du cours deau retenu avant son amnagement. Ecoulement uniforme..
De ces caractristiques et laide de lquation de Manning pour un coulement uniforme
(quation 1), on dtermine les paramtres hydrauliques suivants
Hauteur normale dcoulement (y)
Vitesse dcoulement (V)

:
:

0,320 m
1,67 m/s

Nombre de Froude (F)

Hauteur critique dcoulement (yc)

1,07
0,333 m

::

Lcoulement est donc torrentiel et la vitesse dcoulement est suprieure la vitesse maximale que peut tolrer le soi (V > Vrnax.). Lamnagement du cours deau savre alors ncessaire et certaines alternatives sont possibles (voir section 1.2).

15.4 PENTE MAXIMALE

Ds le choix arrt de lutilisation de seuils, la pente maximale du cours deau est calcule.
Cette pente permet de faire transiter le dbit de projet une vitesse gale ou infrieure la
vitesse maximale permise. Le calcul seffectue ainsi :
Section minimale requise :
A min =

Q
V max

= 1, 25 m 2

[15.3]

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

178

Cette section requiert une hauteur normale dcoulement de : yn = 0,413 m

En utilisant lquation [15.1], la pente maximale devient (figure 15.6):: S1 = 0,0035 m/m

Figure 15.6 Caractristiques du cours deau aprs recreusage la pente dquilibre. Ecoulement uniforme..
II est noter que cette pente peut sobtenir par un nouveau creusage du cours deau. II sen
suivra un cours deau de section rgulire. Par contre, si un seuil formant une saillie sur le fond
du cours deau est rig, la pente dquilibre sera obtenue par dpt de sdiments lamont du
seuil. Il en rsultera un cours deau de forme irrgulire, la largeur au fond tant plus leve
prs du seuil ( cause du remplissage) que loin en amont de celui--ci.

15.5 HAUTEUR DU SEUIL

Dans le cas prsent, aucune contrainte ne sapplique sur le choix de la hauteur du seuil : la
revanche du cours deau est de quelques mtres et aucune espce de poisson ny est prsente.
Afin de limiter le nombre de structures, une hauteur de h = 1,5 m a t retenue.
Cette hauteur rencontre les exigences poses la section 1.4. En effet, h > 1,2 yc (yc = 0,333 m)
et h > h + y3 ( 0,80 m pour h h/4 et y3 = 0,413 m, hauteur normale dcoulement avec la
pente maximale).
Dans ces conditions, la distance entre chaque seuil DS serait :
DS =

h
= 270 m
So S1

do, par lquation de Manning (quation 1), la pente maximale devient

[15.4]

179

DVERSOIR

15.6 DVERSOIR
Dans cette section, nous tudierons et comparerons le fonctionnement de diffrents dversoirs
dans les deux situations suivantes :
1. Amnagement de seuils avec recreusage du cours deau; et
2. Amnagement de seuils dans un cours deau dgrad.

15.6.1 Amnagement de seuils avec recreusage du cours deau

Dans ce cas, le recreusage du cours deau se fait avec la pente maximale S1. Le seuil constitue
alors une marche dans le cours deau (figure 7) et sa crte est la mme cote que le fond du
cours deau.
Dversoir sans restriction
Ce type de dversoir est frquent actuellement et sa forme correspond la section du cours
deau (figure 15.7). Dans lexemple qui nous concerne, cest un dversoir trapzodal dune
largeur la base b = 2 m (largeur au fond du cours deau) et dont le fruit est de z = 2,5.

Figure 15.7 Dversoir trapzolidal sans restriction et avec recreusage du cours deau.
La forme et les dimensions du dversoir, de mme que le dbit tant connus, seule la hauteur
deau sur la crte reste dterminer pour caractriser lcoulement en amont du seuil. Cette
hauteur sobtient en supposant la formation de ltat critique sur la crte du seuil, soit :
V

g Al
do

=1

[15.5]

yc = 0,333 m

partir de cette hauteur deau, le calcul de la courbe de remous permet de caractriser lcoulement en amont du seuil, soit la hauteur deau (figures 9 et 11) et la vitesse de lcoulement
(figure 10).

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

180
Dversoir rectangulaire

Ce dversoir impose une restriction lcoulement sur les cts seulement, la crte tant la
mme cote que le fond du cours deau. Afin dvaluer sa largeur, on impose que la hauteur
deau en amont de la crte soit suprieure au moins 1.1 fois la hauteur normale dcoulement
du cours deau la pente amnage. La revanche du cours deau tant importante, nous choisirons ici que la hauteur deau sur la crte est gale la hauteur normale y = 0,413 m. Dautre
part, le coefficient de dbit est presque maximum, soit C = 2,66. Par lquation du dversoir, on
obtient la largeur du dversoir :
B=

Q
M H 23
s

= 1, 15 m

[15.6]

La hauteur hydraulique au--dessus du seuil Hs est considre gale la charge totale

V2
g = 0, 024 m >> H = 0, 62 m
2
Cette charge totale est value en considrant que lcoulement est critique sur le seuil, do
yc = 0,413 m et Hs = 3/2 yc = 0,62 m.
Par le calcul de la courbe de remous, la hauteur deau (figures 9 et 11) et la vitesse dcoulement (figure 10) sont obtenues en amont du seuil.

15.6.2 Amnagement de seuils dans un cours deau dgrad

Ltablissement de la pente maximale S1 se fait ici par sdimentation en amont du seuil.
Celui--ci forme une saillie dans le fond du cours deau existant et la cote de la crte est ajuste
pour obtenir la pente maximale sur la partie amnage du cours deau (figure 8).
Afin dtablir les caractristiques de lcoulement, on considrera les deux situations suivantes. Immdiatement aprs lamnagement, le seuil forme une saillie de 1,5 m de haut sur le
fond du cours deau. Celui--ci conserve une pente Sn de 0,009 mlm et une largeur au fond de b =
2 m. Puis, lorsque la sdimentation sest ralise, la pente devient la pente maximale S1 =
0,0035 mlm et la largeur au fond varie de b = 2 m b= 9,5 m (o b= b + 2zyn).
Dversoir rectangulaire
Afin dvaluer la largeur de ce dversoir, la situation prsentant le coefficient de dbit le plus
lev est retenu, soit lorsque la sdimentation a eu lieu. Le calcul est le mme quen 5.1.2. La
largeur obtenue est donc de B =1,15 m (figure 8).
Avant la sdimentation, on peut valuer le coefficient de dbit C = 1,82. La hauteur deau
au--dessus et en amont du seuil sera donc de :

181

DVERSOIR

Figure 15.8 Dversoir rectangulaire dans un cours deau dgrad aprs sdimentation.

 

Q
H=
ML

23

= 0, 80 m

[15.7]

soit une hauteur deau denviron 0,53 m sur le seuil.

Les courbes de remous pour ces situations sont prsentes aux figures 12 et 13 et la vitesse
dcoulement au graphique 14.
Comparaison des dversoirs
Dans le cas de lamnagement de seuil avec recreusage, les conclusions sont nettes. Des graphiques (9 et 11), il apparat que l dversoir trapzodal sans restriction procure une hauteur
deau infrieure la hauteur normale dcoulement de 0,41 m sur les premiers 50 m en amont
du seuil. Ceci se rpercute au niveau de la vitesse dcoulement (figure 10). La vitesse est alors
suprieure la vitesse maximale permise sur cette portion du cours deau (Vmax. = 1.2 m/s),
do la ncessit de protger le cours deau sur cette distance.
II est possible de corriger partiellement ce problme en choisissant une pente plus faible que la
pente maximale. La distance protger sera moindre mais elle subsistera et, de plus, le nombre
de seuils requis pour amnager le cours deau augmentera.
Dautre part, les dversoirs rectangulaire et trapzodal permettent de maintenir une hauteur
deau suprieure la hauteur normale et donc une vitesse infrieure la vitesse maximale permise. Aucune protection du cours deau nest alors requise en amont du seuil.
Il faut galement remarquer qu une distance suprieure 100 m en amont du seuil, tous les
dversoirs procurent une hauteur deau gale la hauteur normale dcoulement.
Dans le cas de lamnagement de seuils dans un cours deau dgrad, les conclusions diffrent
si la sdimentation a eu lieu ou non (figures 12 14). Lorsque celle--ci sest ralise, la vitesse
est toujours infrieure la vitesse maximale permise et ce, mme si cause de la largeur variable au fond du cours deau, la hauteur deau peut tre infrieure la hauteur normale. Par

182

DESIGN DES SEUILS DISSIPATEURS DNERGIE

Figure 15.9 Courbes de remous obtenues par diffrents dversoirs dans un cours deau
recreus.

Figure 15.10 Vitesse calcule pour diffrents dversoirs dans un cours deau recreus.
contre, avant la sdimentation, la vitesse augmente une valeur suprieure la vitesse maximale permise des distances de plus de 200 m en amont du seuil. II y a donc risque drosion
dans cette section du cours deau. Cette rosion sestompera au fur et mesure de la sdimentation.

183

Figure 15.11 Courbes de remous obtenues prs du dversoir par diffrents dversoirs
dans un cours deau recreus.

Figure 15.12 Courbes de remous obtenues par diffrents dversoirs dans un

cours deau dgrad et avant sdimentation..

184

Figure 15.13 Courbes de remous obtenues par diffrents dversoirs dans un cours deau
dgrad et aprs sdimentation..

Figure 15.14 Vitesses dcoulement calcules pour diffrents dversoirs dans un cours
deau dgrad avant et aprs sdimentation..

185

15.6.3 CHUTE ET BASSIN DE DISSIPATION

Dans cette dernire section, nous allons effectuer le dimensionnement du bassin de dissipation. Celui--ci comprend de faon plus concrte la chute, incline ou verticale, le bassin de dissipation lui--mme et la structure connexe (figures 15 17). Dans le but de passer en revue les
diffrents types de composantes, trois exemples sont donns.
Pour dimensionner les diffrents bassins de dissipation, nous avons retenu ur seul dversoir,
soit le dversoir trapzodal amnag aprs le recreusage dL cours deau (section 5.1.3). Les
conditions dcoulement pour les sections 0 e 3 sont donc les suivantes
Section 0 :
Hauteur dcoulement

yo = 0,413 m

Vitesse dcoulement

Vo = 1,67 m/s

nergie spcifique

Ho = 0,555 m

nergie totale

Eo = 2,555 m

Section 3 :
Hauteur dcoulement

y3 = 0,413 m

Vitesse dcoulement

V3 = 1,67 m/s

nergie de vitesse

V 23  2 g

nergie spcifique

H3 = 0,486 m

nergie totale (p/r base de la chute)

E 3 = H 3 + h

= 0,073 m

15.6.4 Chute incline avec bassin en dpression

Cette combinaison de composantes est illustre la figure 15 Elle reprsente la structure la
plus utilise jusqu maintenant au Qubec. La pente aval de la chute est de 1 : 1,5 et le coefficient de rugosit de Manning est de n = 0,04. Nous supposerons pour ce dimensionnement
quaucune nergie nest dissipe dans la pente de la chute, entre les sections 0 et 1. Lcoulement la section 1 sera donc rgi par lquation de conservation dnergie :
E1 = Eo
ou

H1 = Ho + h
y1 +

Q2
= 2, 055 m
2 g A 21

186
Connaissant le dbit Q = 1,5 m3/s, nous trouvons les paramtres dcoulement suivants :
Section 1 :
Hauteur dcoulement

y1 = 0,107 m

Vitesse dcoulement

V1 = 6,18 m/s

Facteur de forme (k = b/zy1)

k=

Nombre de Froude modifi

F1 = 6,0

7,5

Les conditions avant le ressaut tant connues, nous dterminons la hauteur dcoulement aprs
le ressaut, y2, partir de la figure 15 (page 22), soit y2/y1 = 7,0. Les paramtres de lcoulement la section 2 sont donc les suivants :
Section 2 :
Hauteur dcoulement

y2 = 0,75 m

Vitesse dcoulement

V2 = 0,52 m/s

nergie spcifique et totale

H2 = E2 =0,764 m

La longueur de la fosse est donne de faon scuritaire par la longueur maximale du ressaut :
L = 6, 9 y 2 y 1 = 4, 4 m
Pour dterminer la hauteur de llvation du lit, nous poserons que lnergie totale de lcoulement la section 3 doit tre gale ou suprieure (ce cas nest pas rel) lnergie totale la
section 2, soit :
E 3 = H 3 + h E 2
soit

h 0, 28 m

Rappelons que la dpression du bassin est essentielle car la hauteur deau ncessaire la ralisation du ressaut (y2) est suprieure la hauteur deau en aval du seuil (y3). Ce dernier paramtre complte donc le dimensionnement hydraulique du seuil.
Il est noter que si nous avions tenu compte de la dissipation dnergie dans la chute incline,
les rsultats auraient t sensiblement modifis. Considrant que la chute incline est un canal
de pente S = 0,667 m/m et de rugosit n = 0,04, nous aurions trouv, par le calcul de la courbe de
remous, une valeur diffrente pour yj et par consquent, de tous les paramtres qui en dcoulent. Les rsultats sont les suivants :
Hauteur dcoulement avant ressaut

y1 = 0,137 m

Hauteur dcoulement aprs ressaut

y2 = 0,62 m

Longueur de la fosse

L = 3,33 m

lvation du lit

h = 0,16 m

187
II est donc permis de constater quen considrant la conservation dnergie entre les sections 0
et 1, nous disposons dune scurit. accrue quant la longeur du bassin de dissipation et de
limportance de llvation du lit.

15.6.5 Chute verticale avec bassin en dvers

Cette structure est illustre la figure 16 La chute verticale est actuellement utilise pour les
constructions en bois et en gabions. Quant au contre--pi, il est peu utilis cause principalement du fait quun faible ressaut se produit en aval de celui--ci et quil faut y protger le cours
deau. Il pourrait tre utilis lorsque lexcavation dune fosse prsente des problmes majeurs.
Encore ici, dans une premire approche, nous supposerons quil y a conservation dnergie
entre la section 0 et la section 1 : nous ne considrons donc pas la perte dnergie qui se produit
lors de limpact de la nappe avec le fond du cours deau. Pour cette raison, les paramtres
dcoulement la section 1 et la section 2 sont exactement les mmes qu lexemple prcdent (section 6.1), soit
Section 1 :
Hauteur dcoulement

y1 = 0,107 m

Vitesse dcoulement

V1 = 6,18 m/s

Section 2 :
Hauteur dcoulement
Vitesse dcoulement
nergie spcifique et totale
Longueur du ressaut

y2 = 0,75 m
V2 = 0,52 m/s
H2 = E2 =0,764 m
L = 4,4 m

Pour ce qui est de la longueur de la fosse, nous devons considrer en plus de la longueur du
ressaut, la distance horizontale parcourue par la nappe durant sa chute. Cette distance est obtenue partir de la figure 24 (page 38) ou des quations 26 28 (page 37). Par la mthode graphique, nous trouvons avec yt = -- h + y2 = -- 0,75 m et yc = 0,413 m, soit :
y t  y c = 1, 8

et

h  y c = 3, 6

L d  y c = 3, 9
dou

L d = 1, 6 m

La longueur de la fosse est donc Ld + L = 6,0 m, o la longueur du ressaut est de 4,4 m (section
15.6.1).
Si nous utilisons un contre--pi pour favoriser le ressaut, sa hauteur sera value en le considrant comme un dversoir trapzodal dont la base est approximativement la largeur au fond du

188
cours deau. Encore ici, le contre--pi est ncessaire pour la ralisation du ressaut (Y2 > Y3). II
est important de comprendre quune lvation du lit aurait galement rsolu ce problme.
Nous supposons alors la formation de ltat critique sur le contre--pi, donc
V=

glA

avec b 2 m. Par rsolution de cette quation, nous trouvons

Section 4 :
Hauteur dcoulement

y4 = 0,75 m

Vitesse dcoulement

V4 = 0,52 m/s

nergie totale

H4 = 0,462 m

Finalement, par conservation dnergie entre les sections 2 et 4

E4 E2
h + H 4 H 2
donc h 0, 30 m
La hauteur minimum du contre--pi ncessaire la ralisation du ressaut est donc de h =
0,30 m. Cependant, ce dversoir nest pas complet car y3 > h. Ceci signifie que lcoulement
sur le dversoir est influenc par la hauteur deau y3. II y aura donc une lgre submersion du
ressaut qui, dans le cas prsent, influencera trs peu le fonctionnement du seuil.
Si nous considrons la perte dnergie lors de limpact de la nappe avec le fond du cours deau,
la hauteur deau avant ressaut y1 est obtenue par lquation 24 (page 35). Nous trouvons alors
les valeurs suivantes :
y1

0,176 m

V1

3,50 m/s

2,7

k1

4,6

y2/y1

3,2

y2

0,56 m

V2

0.782 m

H2

0.59 m

Ld

1,6 m

E 4 E2

h 0,59 -- 0,462 = 0,13 m

L = 2,69 m

189
Encore ici, le fait de considrer la conservation dnergie entre les sections 0 et 1 permet une
scurit accrue dans le fonctionnement du seuil. Cette scurit est procure par un bassin de
dissipation plus long et par un contre--pi plus haut.

15.6.6 Chute verticale avec fosse de dissipation

Dans cette utilisation de la chute verticale, lnergie nest pas dissipe par un ressaut hydraulique mais par la diffusion de la nappe dans la fosse de dissipation (figure 17). Dans ce cas, la
nappe vient en contact avec leau de la fosse une distance :
x = V o t 01
= Vo



2 h y 3
g

Vo est la vitesse initiale de leau sur la crte, considre ici comme tant la vitesse critique et,
t01 est le temps de chute de la nappe entre le haut du seuil et la surface de leau en aval du seuil.
Nous trouvons x = 0,79 m.
La profondeur dexcavation du lit s est obtenue par lquation 29 (page 39) de Veronese dans le
cas o les particules composant la fosse de dissipation ont un diamtre dg() infrieur 17,5 mm
et par lquation 30 (page 41) de Schoklitsch dans les autres cas. Cette profondeur est donc
fonction du diamtre dgo des particules composant le fond de la fosse quand celui--ci est suprieur 17,5 mm. Ce diamtre peut tre modifi par lajout, dans le fond de la fosse, de pierres
dun diamtre appropri.
Le tableau 2 indique la profondeur de la fosse de dissipation pour diffrents diamtres de pierres utilises pour les conditions dcoulement prsentes au dbut de cette section. Par exemple, pour un enrochement de la fosse compos de pierres dont le dgo est de 100 mm, la profondeur de la fosse serait de 40 cm (figure 17).
Tableau 2 Profondeur de la fosse de dissipation en fonction du diamtre des pierres utilises
dans le fond de cette fosse.
d90 (mm)

20

50

100

s (m)

1,0

1,0

0,9

0,6

0,4

190

Figure 15.15 Chute incline avec bassin en dpression.

Figure 15.16 Chute verticale avec bassin en dvers.

SEUIL EN ENROCHEMENT LIBRE

191

Figure 15.17 Chute verticale avec fosse de dissipation utilisant des pierres dun diamtre
d90 de 100 mm.

15.7 SEUIL EN ENROCHEMENT LIBRE

Le dimensionnement dun seuil constitu dun enrochement libre consiste dterminer :
1. la forme et la dimension du dversoir
2. langle amont et langle aval de lenrochement;
3. le diamtre des pierres de lenrochement;
4. la longueur de la crte du dversoir dans le sens de lcoulement;
5. le diamtre des pierres de mme que lpaisseur du recouvrement du bassin de dissipation.
Les figures 15.18 et 15.19 prsentent une vue en coupe longitudinale et une vue, en coupe
transversale dun seuil en enrochement dans un cours deau dgrad. On y retrouve galement
la reprsentation symbolique des diffrents paramtres qui sy rattachent.

15.7.1 Dversoir
Pour les enrochements libres, la forme trapzodale pour le dversoir est prconise. Cette
forme permet de calculer ses dimensions laide de logiciels dj existants et de plus, elle est
facilement ralise sur le terrain.
La cote des ailes du seuil, de chaque ct du dversoir, devrait tre suprieure de 200 300 mm
la cote de leau en amont du seuil. Cette surlvation des ailes permettront dassurer la protection de la structure pour des dbits suprieurs au dbit du projet.

192

Figure 15.18 Coupe longitudinale dun seuil en enrochement (coupe B -- B de la

figure 15.19).

Figure 15.19 Coupe transversale dun seuil en enrochement (selon coupe A -- A de

la figure 15.18) .

15.7.2 Angles denrochement

La forme de lenrochement est caractrise par langle amont () et par langle aval de celui--ci
(): Le ct amont de lenrochement ntant soumis qu une pression hydrostatique, sa stabilit mcanique sera assure par un angle amont denrochement gal langle de repos des pierres (). titre indicatif, la figure 15.1 donne langle de repos des pierres en fonction de leur
diamtre et d leur forme. Cette figure a t obtenue partir denrochement granulomtrie

193

SEUIL EN ENROCHEMENT LIBRE

uniforme. Dans les cas dun enrochement granulomtrie tendue, le D85e de lenrochement
sera utilis.
Dautre part, cause de la pression hydrostatique exerce par lcoulement de leau sur les
pierres du ct aval de lenrochement, langle aval de cet enrochement doit tre gal ou infrieur langle de repos des pierres. Cette pression est dautant plus grande que le dbit unitaire
(dbit par mtre de largeur de crte) est grand. Par contre, la stabilit de lenrochement du ct
aval augmentera avec le diamtre des pierres et langle de repos des pierres utilises. Cet angle
aval denrochement ne peut donc tre dtermin quen tenant compte de plusieurs paramtres.
Son valuation est prsente la section suivante.

15.7.3 Diamtre des pierres de lenrochement

La dtermination du diamtre des pierres requises se fait simultanment avec celle de langle
aval de lenrochement. Le modle dvelopp par Stephenson (1979) permet de dterminer
langle aval de lenrochement en fonction du diamtre des pierres de lenrochement, de langle
de repos des pierres et du dbit unitaire. Lquation obtenue est :
0, 35 g 23
tan =

D
10000


85e

q 43

 ( s 1) cos (tan tan ) 

53

[15.8]

= angle aval denrochement;

g = constante gravitationnelle (9,815 m/s2);
D85e = iamtre pour lequel 85% des pierres de lenrochement sont plus
petites (mm);
s = densit relle relative des pierres;
= angle de repos des pierres
q = dbit unitaire sur la crte du dversoir(m3/s.m).
Cette quation tant implicite, elle doit tre rsolue par itration. Les figures 15.20 15.25 permettent de simplifier ces calculs. Ces fleures montrent la variation de langle aval de lenrochement en fonction du diamtre des pierres pour des dbits spcifiques variant de 0,25 m3/s
3,0 m3/s et pour des angles de repos des pierres de 38,--40 et 42. La densit des pierres a t
choisie gale s = 2,7.

15.7.4 Longueur de la crte

La longueur de la crte, dans le sens de lcoulement, devrait tre de 3 fois la hauteur deau sur
la crte du dversoir, considre comme tant la hauteur critiqu yc, soit T = 3 yc (Stephenson,
1979). Cette longueur permet de stabiliser lcoulement sur la crte en diminuant la turbulence
sur celle--ci.

194

Figure 15.20 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle aval
denrochement et du dbit spcifique (0,25 < q < 1,00 m3 /s) pour un angle
au repos de 38.

Figure 15.21 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle aval
denrochement et du dbit spcifique (1,00 < q < 3,00 m3 /s) pour un angle
au repos de 38.

195

Figure 15.22 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle

aval denrochement et du dbit spcifique (0,25 < q < 1,00 m3 /s) pour
un angle au repos de 40.

Figure 15.23 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle

aval denrochement et du dbit spcifique (1,00 < q < 3,00 m3 /s) pour
un angle au repos de 40.

196

Figure 15.24 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle

aval denrochement et du dbit spcifique (0,25 < q < 1,00 m3 /s) pour
un angle au repos de 42.

Figure 15.25 Diamtre des pierres de lenrochement (D85e) en fonction de langle aval
denrochement et du dbit spcifique (1,00 < q < 3,00 m3 /s) pour un angle
au repos de 42.

197

15.7.5 Diamtre des pierres du bassin de dissipation

Le bassin de dissipation tant horizontal, le diamtre des pierres ncessaires son recouvrement pourra tre plus petit que le diamtre des pierres de lenrochement du seuil. Selon le
modle dvelopp par Stephenson (1979), ce diamtre est fonction de la vitesse maximale de
lcoulement dans le bassin de dissipation et de langle de repos des pierres. II est donn par:
D 85b =

250 V 21
V 21

15
tan 
g ( s 1 ) tan 

[15.9]

D85b = diamtre pour lequel 85% des pierres du bassin de dissipation

sont plus petites (mm); et,
V1 = vitesse de lcoulement avant le ressaut (m/s).
Lpaisseur du recouvrement du bassin (e) sera de lordre de 1,5 fois le diamtre D85b calcul
pour les pierres du bassin si une membrane (gotextile ou gomembrane) est utilise entre
lenrochement et le sol de fondation. Si aucune membrane nest prvue, une paisseur minimale de 2,0 fois le diamtre D85b devra tre utilise.

15.7.6 Considrations pratiques pour la construction

Afin dobtenir une structure plus compacte, un enrochement granulomtrie tendue est prfrable une granulomtrie uniforme. Ce type denrochement diminue la porosit et augmente
la possibilit de son colmatage, rendant la structure plus stable long terme.
La ralisation dun remblai en amont de lenrochement permet de mieux fixer le gotextile et
de rendre son utilisation beaucoup plus efficace. Dautre part, ce remblai contribue stabiliser
la pente amont de lenrochement.
Dans le cas de structures plus importantes, il est possible denvisager lutilisation dun noyau
en terre (figure 4.10). Le gotextile sera alors plac entre le noyau et le recouvrement fait denrochement qui sera dimensionn comme prcdemment et dont lpaisseur devra tre dau
moins E = 1,5 D85e.
Lorsque lenrochement se fait sur un cours deau recreus, il est possible de nutiliser que le
recouvrement de la chute incline (figure 4.11). Le diamtre D85e des pierres et lpaisseur du
recouvrement se calculent alors comme prcdemment.
La cl, situe la base de lenrochement et sous le dversoir, remplit normalement une double
fonction. Dabord elle assure la stabilit du seuil contre le glissement horizontal sous la pousse hydrostatique et la pousse des terres en amont de la structure. Dautre part, lorsque les
vides entre les pierres de la cl sont combls par des particules de sol sdimentes, cette cl
augmente la distance de percolation sous la structure et assure la stabilit du seuil contre laffouillement. Il est noter que cette cl nest pas toujours ncessaire. En effet, lenrochement

198

Figure 15.26 Seuil en enrochement avec un noyau..

Figure 15.27 Seuil en enrochement dans un cours deau recreus.

libre tel que propos est dj stable par rapport au glissement horizontal, de sorte que dans ce
cas lutilisation de la cl cette fin ne peut quamliorer la stabilit contre des pousses plus
importantes qui pourrait tre occasionnes par les glaces ou par la formation dembcle au
niveau du dversoir. Dans le cas de laffouillement, le calcul de la distance minimale de percolation permettra dvaluer la pertinence de lutilisation de cette cl de mme que ses dimensions.

15.8 SIPHONNEMENT
La construction dun seuil dissipateur dnergie dans un cours deau entrane invitablement
une diffrence de charge pizomtrique entre lamont et laval de ce seuil. Cette diffrence de
charge force leau percoler au travers du sol de fondation et du sol de remblai. Lorsque la
structure est permable (enrochement, gabions, bois) cette percolation a galement lieu au travers de la structure elle--mme (figures 3.3 et 3.4). Les forces de percolation peuvent alors

199
entraner les particules fines du sol ds que le gradient hydraulique critique est atteint, soit
ic =s/w , rapport du poids volumique immerg du sol au poids volumique de leau. Ce phnomne peut se produire en aval ou en--dessous de la structure. Le siphonnement de ces particules procde alors de laval vers lamont, rduisant ainsi la longueur de percolation de leau.
Il en rsulte une augmentation du gradient hydraulique et une acclration de la dgradation du
sol de fondation.

Figure 15.28 Percolation de leau avec siphonnement des particules fines du sol de
remblai et du sol de fondation au travers et sous le seuil en enrochement.

Figure 15.29 Percolation de leau avec siphonnement des particules fines du sol de remblai et du sol de fondation au travers et sous le seuil en bois.
Afin de prvenir le siphonnement des particules fines du sol, les distances de percolation
devront tre suffisantes pour rduire le gradient hydraulique une valeur infrieure au gra-

200
dient critique (ic). Cette percolation seffectuera prfrentiellement par le chemin ayant la plus
petite longueur hydraulique et donc celui qui offre le moins de rsistance lcoulement. Ce
chemin ne correspond pas ncessairement au plus court chemin gomtrique. Il se situe gnralement sur la ligne de contact entre la structure et le sol de fondation (ou de remblai) lorsque
ce dernier est trs argileux ou de granulomtrie trs tendue. Par contre, pour des sols de fondation trs permables, le chemin hydraulique le plus court correspond globalement au chemin
gomtrique le plus court.
La distance de percolation ncessaire pour viter le siphonnement sera alors fonction de la texture du sol de fondation (et/ou de remblai) et galement de la diffrence maximale entre la
charge pizomtrique en amont de la structure et celle en aval. Pour les petits ouvrages tels
ceux concerns par ce rapport, cette distance peut tre value scuritairement en utilisant la
rgle de Lane, soit :
L p = c p H

[15.10]

H = diffrence de charge pizomtrique (m)

Lp = distance de percolation (m)
cp = coefficient de percolation (tableau 15.2).
Tableau 15.2 Coefficient de percolation pour diffrentes textures de sol (Agostini et al, 1982 et
Houk, 1956).
Matriau de fondation
(ou de remblai)
Limons et sables trs fins (< 0,125 mm)
Sables fins (< 0,250 mm)
Sables moyens (0,500 mm)
Sables grossiers (< 2,0 mm)
Graviers fins (< 8 mm)
Graviers moyens (<16 mm)
Graviers grossiers avec galets (<130 mm)
Gros galets avec graviers (<250 mm)
Argile plastique
Argile consistante
Argile dure
Hardpan

Coefficient de
percolation (cp)
8,5
7,
6,0
5,0
4,0
3,5
3,0
2,5
3,0
2,0
1,8
1,6

201
La distance de percolation Lp est cependant une distance pondre. En effet, selon les observations de Lane, les distances verticales de percolation contribuent de faon plus importante que
les distances horizontales la rsistance lcoulement. De sorte que la distance pondre Lp
est value par :
Lp = Lv +

Lh
3

[15.11]

Lv = somme des distances verticales de percolation (m);

Lh = somme des distances horizontales de percolation (m).
Si la percolation seffectue le long dune pente, la distance sera prise verticale si langle de la
pente est suprieur 45 et horizontale si langle de la pente est infrieur 45.
Le coefficient de percolation est donn au tableau 15.2 pour diffrents types de sol. Ce coefficient est lev pour des sols relativement permables composs de particules fines car ces particules sont entranes mme de faibles vitesses de percolation. Par contre, les sols composs
de matriaux grossiers, bien que trs permables, rsistent des vitesses de percolation leves. Quant aux argiles, les vitesses de percolation sont trs faibles et leur cohsion est leve.
Ceci explique donc que le coefficient de percolation pour ce dernier type de sol soit trs petit.
Afin dempcher le siphonnement des lments fins du sol de fondation vers laval du seuil,
deux solutions sont considrer. La premire consiste en linstallation dune membrane synthtique impermable (gomembrane) entre la structure et le sol de fondation (et de remblai).
Cette membrane force leau percoler sous la structure ou autour de celle--ci sur une distance
minimale dtermine par la rgle de Lane. Leau merge donc en aval de cette structure (figure
15.30). La deuxime solution consiste en lutilisation dun filtre. Ce dernier peut tre fait de
matriaux synthtiques tel que les gotextiles ou dun filtre naturel invers, cest----dire un
filtre dont la granulomtrie est proportionnelle au sens de lcoulement (figure 15.31). Ce filtre permet de retenir les particules fines du sol de fondation tout en permettant leau de le
traverser. Il a donc pour effet dviter le siphonnement de la structure mme en prsence dun
gradient hydraulique suprieur au gradient critique. Cependant, dans lventualit de son colmatage, le filtre devra galement stendre sur une distance value laide de la rgle de
Lane, tout comme pour la membrane impermable.
Pour effectuer le choix de la membrane impermable ou du gotextile requis, il est fortement
recommand de consulter les reprsentants techniques des fournisseurs. En effet, les produits
offerts sont trs nombreux et varis et ils diffrent dun fournisseur lautre. De plus, chaque
fournisseur garantit la qualit de ses produits dans la mesure o ils sont utiliss selon leurs critres de dimensionnement ; ces derniers diffrent galement selon les fournisseurs.
De faon gnrale, pour les petites structures concernes par ce document, les principales
caractristiques recherches pour une gomembrane seront sa rsistance la perforation et la
traction de mme que son lasticit.

202

Figure 15.30 Percolation de leau sans siphonnement des particules fines du sol de
remblai et du sol de fondation sous le seuil en enrochement recouvert
dune membrane impermable..

Figure 15.31 Percolation de leau sans siphonnement des particules fines du sol de remblai et du sol de fondation au travers et sous le seuil en bois recouvert dun
gotextile.
En plus des qualits requises pour une gomembrane, le gotextile utilis des fins de filtration devra rpondre des critres de permabilit, de rtention de particules de sol et de compatibilit long terme avec les sols de fondation et de remblai.
La dimension des pores de mme que la porosit du gotextile lui confrent une permabilit
relativement leve par rapport la majorit des sols. Lorsque les pores du gotextiles ne sont
pas colmats, cette permabilit permet de diminuer la pression hydrostatique en amont de la
structure hydraulique. Cette diminution de la pression statique permet son tour daugmenter

203
la pression effective dans le sol de remblai et donc damliorer la stabilit mcanique de louvrage. La permabilit du gotextile devrait idalement se rapprocher de celle du sol a filtrer
tout en lui tant suprieure. Dans les sols cohrents cependant, la permabilit du gotextile
pourra tre de deux ordres de grandeur plus leve que celle du sol (Polyfelt, 1991), soit :
k g 100 k s

(sol cohrent)

[15.12]

kg = permabilit du gotextile
ks = permabilit du sol filtrer
Cependant, dans les sols faible cohsion, cause de leur sensibilit la mise en boulance, la
permabilit du gotextile devra tre dix fois plus grande que celle du sol filtrer (Koerner,
1986), soit :
k g 10 k s

(sol pulvrulent)

[15.13]

Toutefois, cause de sa souplesse, la permabilit du gotextile est fonction de la charge mcanique qui sexerce sur celui--ci. Cette permabilit diminue avec une augmentation de la
charge mcanique. Les spcifications fournies par le fabricant permettra de connatre les
conditions pour lesquelles la permabilit du gotextile a t mesure.
Le deuxime rle que remplit le gotextile est la rtention des particules de sol. cet gard, le
gotextile ne retient pas directement les particules fines du sol, mais il encourage plutt la formation de ponts entre les particules grossires. Ces ponts favorisent la formation dun filtre
naturel en amont du gotextile. Il sen suit que les pores du gotextile peuvent tre de dimension suprieure aux particules de sol, ceci tant particulirement vrai pour les sols granulomtrie tendue et pour les sols cohrents. Plusieurs approches ont t dveloppes pour valuer la dimension idale des pores du gotextiles (Polyfelt, 1991; Koerner, 1986; Rollin, 1985;
Rollin et al, 1985; Rankiler, 1980). Toutes ces approches comparent la granulomtrie du sol
avec la dimension des pores du gotextile (la distribution des pores du gotextile selon leur
diamtre est trs rarement disponible). Les ouvrages hydrauliques concerns par ce rapport
tant en majorit faible risque, le critre suivant est recommand (Koerner, 1986):
O 95 < 2, 5 d 85s

[15.14]

O95 = diamtre pour lequel 95 % des pores du gotextile sont plus petits
d85s = diamtre pour lequel 85 % des particules de sol sont plus petites.
Il est noter que le diamtre des pores O95 est comparable louverture apparente (AOS) et
louverture effective des pores (EOS). Cette rgle est applicable dans tous les types de sol et est
particulirement scuritaire pour les sols granulomtrie tendue et pour les sols cohrents.
La compatibilit long terme du gotextile avec le sol de remblai et le sol de fondation rfrent
au colmatage du gotextile. Ainsi, un risque lev de colmatage se prsente lorsque les condi-

204
tions suivantes sont runies: a) sol sans cohsion; b) sol compos de deux ou plusieurs sols
granulomtrie tendue (gap--grandd); c) gradient hydraulique important.
Dans ces conditions, la porosit dun gotextile non--tiss devra tre suprieure 40 % tout en
respectant les conditions dj mentionnes pour la permabilit et pour louverture des pores
(Koerner, 1986).
Le filtre naturel invers, cause de la difficult de son installation et des cots levs qui en
dcoulent, nest pas recommand pour les ouvrages traits dans ce document.