Méthode de conception de traverses à gué aménagées pour des cours d'eau en milieu forestier

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© Vicky Larocque, 2020

Méthode de conception de traverses à gué aménagées

pour des cours d'eau en milieu forestier

Mémoire

Vicky Larocque

Maîtrise en sciences forestières - avec mémoire

Maître ès sciences (M. Sc.)

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Méthode de conception de traverses à gué aménagées

pour des cours d’eau en milieu forestier

Mémoire

Vicky Larocque

Sous la direction de :

Sylvain Jutras, directeur de recherche

Brian Morse, codirecteur de recherche

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Résumé

Un grand nombre de chemins forestiers sont présents sur le territoire québécois. Plusieurs de ces chemins sont construits lors de la mise en place de lignes électriques ou de lignes de gaz ainsi que pour l’exploitation forestière. Une fois la construction ou l’exploitation terminée, une forte proportion de ces chemins n’est utilisée que pour le contrôle de la végétation ou pour la vérification des infrastructures. Ces routes ne sont donc presque plus empruntées ni entretenues pendant de grandes périodes, ce qui mène à la dégradation des infrastructures de traverse de cours d'eau. Cette détérioration peut entraîner des dommages considérables à l'environnement. Dans le cadre de ce projet, une alternative de traverse de cours d’eau a été étudiée. Durant cette étude, quatre traverses à gué aménagées ont été mises en place dans deux régions du Québec, soit une en Mauricie et trois sur la Côte-Nord. Le logiciel Hec-Ras a été utilisé afin de modéliser les cours d’eau et les forces de cisaillement exercées sur le lit et les berges Ensuite, un débit de récurrence de 20 ans a été choisi pour la conception des ouvrages. Ce dernier se situe entre 3.92 et 16.17 m3_{/s pour l’ensemble des traverses, alors que la grandeur des}

bassins versants ne dépasse pas 14 km2_{. La longueur totale de l’enrochement prévue sur les différents sites}

varie entre 12.9 m et 39.6 m en excluant le lit du cours d’eau et le diamètre moyen des pierres prévu est de 100 – 200 mm. Par la suite, les plans de conception ont été effectués sur le logiciel AutoCad afin d’être transmis aux différents entrepreneurs. Les travaux ont eu lieu en octobre et novembre 2018. Finalement, à la suite des travaux, des recommandations ont pu être apportées. Les principales sont que ce type de traverse nécessite l’utilisation de pierre anguleuse, que la mise en place d’une traverse à gué sur un site argileux nécessite un géotextile et qu’il est préférable d’effectuer les travaux en période de débits bas.

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Table des matières

Résumé ... iii

Table des matières ... iv

Liste des tableaux ... v

Liste des figures ... vi

Remerciements ... viii

Introduction ... 1

Mise en contexte ... 1

Description du problème de recherche ... 5

Objectifs de recherche ... 6

1. Méthodologie ... 7

1.1. Sélection des sites d’étude ... 7

1.2. Méthode d’acquisition et de traitement des données ... 10

1.2.1. Acquisition de données sur le terrain ... 10

1.2.2. Description de l’approche de modélisation hydraulique ... 11

2. Résultats ... 15

2.1. Étude de cas en Mauricie ... 15

2.1.1. Ponceau 101+100 ... 15

2.2. Étude de cas sur la Côte-Nord ... 23

2.2.1. Site 10 ... 23 2.2.2. Site 41 ... 31 2.2.3. Site 51 ... 40 3. Discussion ... 50 3.1. Modélisation hydraulique ... 50 3.2. Matériaux ... 51 3.3. Stabilisation ... 51 3.4. Travaux ... 53

3.5. Recommandations en lien avec la construction de traverses à gué aménagées ... 54

Conclusion ... 55

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Liste des tableaux

Tableau 1 : Paramètres d’entrée HEC-RAS pour le ponceau 101+100 ... 17

Tableau 2 : Force de cisaillement en amont pour le ponceau 101+100 ... 18

Tableau 3 : Force de cisaillement en aval pour le ponceau 101+100 ... 18

Tableau 4 : Forces de cisaillement amont après travaux pour le ponceau 101+100 ... 19

Tableau 5 : Forces de cisaillement aval après travaux pour le ponceau 101+100 ... 20

Tableau 6 : Paramètre d'entrée HEC-RAS pour le site 10 ... 25

Tableau 7 : Forces de cisaillement en amont pour le site 10 ... 25

Tableau 8 : Forces de cisaillement en aval pour le site 10 ... 26

Tableau 9 : Forces de cisaillement amont après travaux pour le site 10 ... 27

Tableau 10 : Forces de cisaillement aval après travaux pour le site 10... 27

Tableau 15 : Forces de cisaillement aval après travaux pour le site 41... 36

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Liste des figures

Figure 1 : Schéma d’une traverse à gué aménagée en milieu agricole (MAPAQ 2006) ... 2

Figure 2 : Emplacement du site d’étude en Mauricie ... 8

Figure 3 : Emplacement des sites d’étude sur la Côte-Nord ... 9

Figure 4 : Relation entre l’angle de repos des berges et le diamètre moyen des particules (adaptée de Smith 1995) ... 13

Figure 5 : Section du cours d'eau à l'étude (Source: Google Earth 2018) ... 15

Figure 6 : Ponceau 101+100 avant l’aménagement – Aval de la traverse ... 16

Figure 7 : Ponceau 101+100 avant l’aménagement – Amont de la traverse ... 16

Figure 8 : Modélisation Hec-Ras - Ponceau 101+100 ... 17

Figure 9 : Plan de conception prévue – Ponceau 101+100 ... 19

Figure 10 : Plan de conception final - Ponceau 101+100 ... 20

Figure 11 : Profil avant et après l'installation ... 21

Figure 12 : Avant / après ponceau 101+100 - vue de la traverse ... 21

Figure 13 : Avant/après Ponceau 101+100 - vue de l'amont ... 22

Figure 14 : Section du cours d'eau à l'étude - Site 10 (Source: Hydro-Québec 2018) ... 23

Figure 15 : Site 10 avant l’aménagement ... 24

Figure 16 : Modélisation HEC-RAS - Site 10 ... 24

Figure 17 : Plan de conception prévue ... 26

Figure 18 : Plan de conception final ... 28

Figure 19 : Profil avant et après ... 28

Figure 20 : Avant/après Site 10 - vue de la traverse ... 29

Figure 21 : Avant/après Site 10 – vue du cours d’eau ... 29

Figure 22 : Site 10 - Après Les débits de crue printaniers ... 30

Figure 23 : Site 10 - Après les débits de crue printaniers ... 30

Figure 24 : Section à l’étude du cours d’eau — site 41 (Hydro-Québec 2004) ... 31

Figure 25 : Site 41 avant l’aménagement- Amont de la traverse ... 32

Figure 26 : Site 41 avant l’aménagement - Aval de la traverse ... 32

Figure 27 : Modélisation HEC-RAS — site 41 ... 33

Figure 30 : Profil avant et après ... 37

Figure 31 : avant /après site 41 ... 37

Figure 32 : Avant/après site 41- vue du cours d'eau ... 38

Figure 35 : Section à l'étude du cours d'eau - site 51 (Source : Google Earth 2018) ... 40

Figure 36 : Site 51 avant l’aménagement - Amont de la traverse ... 41

Figure 37 : Site 51 avant l’aménagement - Aval de la traverse ... 41

Figure 38 : Modélisation HEC-RAS — site 51 ... 42

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Figure 42 : Avant/Après site 51 ... 47

Figure 43 : Avant/après site 51 - vue du cours d'eau ... 48

Figure 44 : Avant/après Site 10 – vue du cours d’eau ... 48

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Remerciements

Mes premiers remerciements vont à mon directeur de recherche Sylvain Jutras qui m’a offert cette belle opportunité, j’en suis très reconnaissante. Il est un professeur attentionné et un directeur de recherche très présent ce qui a facilité l’accomplissement d’un tel projet. Sa passion pour l’hydrologie est contagieuse et c'est un plaisir d’avoir eu la chance d’en apprendre d’avantages à ses côtés.

Ensuite, je remercie mon codirecteur Brian Morse pour ces judicieux conseils, son aide et son expertise pour tout ce qui a touché de près ou de loin à la modélisation des différents sites. Je suis très reconnaissante d’avoir eu la chance de côtoyer un professeur et un chercheur avec autant de connaissance et d’expérience dans le domaine de l’aménagement hydraulique.

Pour continuer, je remercie Karelle, Kathy, Cédric et Olivier qui ont été présents sur le terrain ou au laboratoire pour me donner un coup de main.

Je tiens également à remercier les gens de chez Énergir, Hydro-Québec, du MFFP, du MPO et de FPInnovations pour leurs contributions tout au long du projet ainsi que pour leur temps.

Des remerciements spéciaux aux agents territoriaux de la communauté autochtone de Pessamit pour leur aide précieuse lors de la recherche de sites ainsi que lors de la prise de données. Toujours disponibles, même en congé, ils ont toujours offert de leur temps lorsque nous en avions besoin. Un grand merci à Marc Landry et Daniel Porliers pour les travaux du site de Longue-Rive ainsi qu’à Jean-François et Stephane Rousselot pour les travaux à Pessamit.

Mes derniers remerciements vont à mes amis Susan, Catherine, Caroline et Thomas, mon amoureux Maxime ainsi que ma famille pour leur soutien et leur encouragement, car sans eux je ne serais pas rendu ou je suis aujourd’hui.

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Introduction

Mise en contexte

D’après le Ministère des Forêts, de la Faune et des Parcs du Québec (MFFP), le réseau routier forestier québécois compte plus de 300 000 km de chemins sur terres publiques en excluant les routes numérotées sous la responsabilité du Ministère des Transports (MTQ) ou des municipalités (Paradis-Lacombe et Jutras, 2016). Parmi celles-ci, on compte un grand nombre de routes à faible fréquentation. Les chemins forestiers sont la propriété de l’État, mais peuvent être mis en place par de nombreux intervenants tels que les industries forestières et les compagnies tels qu’Hydro-Québec, TransÉnergie ou Énergir. De ce fait, une fois les travaux de construction de lignes d’énergie ou les récoltes terminées, ces chemins ne sont utilisés qu’aux 5 à 10 ans pour des travaux ponctuels ou pour le contrôle de la végétation. Ces routes ne sont donc presque plus empruntées, ni entretenues pendant de grandes périodes, ce qui mène à la dégradation des infrastructures de traverses de cours d'eau et c’est cette détérioration qui entraîne des dommages considérables à l'environnement (Gucinski et al., 2001). En effet, des ponceaux en mauvais états peuvent favoriser l’apport de sédiments dans le cours d’eau et causer l’obstruction du passage du poisson.

Le Règlement sur les normes d’intervention dans les forêts du domaine de l’État (RNI) et le Règlement sur l’aménagement durable des forêts du domaine de l’État (RADF) traitent les ponceaux comme des infrastructures permanentes, ce qui suppose une durée de vie illimitée. Cependant, dans les faits, les matériaux utilisés dans le passé pour la construction des traverses de cours d’eau, tels que les ponceaux de bois ou de métal, excluant le matériel granulaire utilisé comme remblais, atteignent, ou dépassent leur durée de vie utile après moins de 30 ans (Paradis-Lacombe et Jutras, 2016). Le fait de négliger l’entretien des traverses de cours d’eau sur les chemins à faible fréquentation peuvent engendrer de grandes conséquences tant sur l’environnement et la qualité de l’eau que sur l’habitat du poisson.

Selon une étude effectuée par Philippe Paradis-Lacombe, plus de 59% des 400 traverses évaluées dans les régions de la Mauricie, des Laurentides, de la Capitale-Nationale et du Bas-Saint-Laurent sont en très mauvais état et près de la moitié sont dans un état critique ce qui démontre bel et bien un manque d’entretien des infrastructures (Paradis-Lacombe et Jutras, 2016). Au Québec, les traverses de cours d’eau mises en place en milieu forestier sont majoritairement des ponceaux. L’article 2 du RADF défini un ponceau comme étant << un

ouvrage construit sous remblai comportant une arche ou au moins un conduit et des matériaux de stabilisation et qui permet à un chemin de franchir un obstacle, tel un cours d’eau >>.Cependant, des alternatives plus adéquates pourraient être prises en considération pour les chemins à faible fréquentation et les chemins temporaires. Certaines solutions sont déjà en place dans plusieurs régions du monde et l’une d’entre elles est la mise hors service des chemins (Weaver et al., 2014 et BCMF, 2002). Il s’agit de fermer les routes non utilisées

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en retirant chacune des traverses de cours d’eau et en stabilisant les berges afin d’éviter tout apport de sédiment ce qui a pour but de s’assurer qu’elles ne nécessitent plus d’entretien (Weaver et al., 2014). Les infrastructures comme les ouvrages amovibles et les traverses à gué aménagées sont des alternatives aux ponceaux qui permettent de justifier la viabilité d’une telle solution.

Une traverse de cours d’eau se définit comme étant une infrastructure routière qui permet aux différents utilisateurs de la route de traverser d’une berge à l’autre sans entraver la circulation de l’eau, et ce, même lors d’événements de crue importante. Les ponceaux, les ponts et les arches sont des types de traverses de cours d’eau usuels qui permettent aux véhicules de circuler au-dessus du cours d’eau, sans entrer en contact avec l’eau qui s’y écoule. Les traverses à gué aménagées sont aussi des traverses de cours d’eau, mais qui permettent au véhicule d’effectuer un passage à gué dans le lit du cours d’eau (Figure 1).

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Les berges et le lit du cours d’eau sont stabilisés à l’aide de différentes méthodes en fonction du type de sol afin de réduire les risques d’apport de sédiments. Une distinction doit être fait entre les traverses à gué aménagées et non aménagées, lesquelles sont des sentiers non stabilisés qui permettent le passage à gué de véhicules légers dans le lit d’un cours d’eau naturel. Les ouvrages amovibles tels que les ponts temporaires ou provisoires sont des infrastructures pour traverser les cours d’eau pouvant être retirées lorsqu’il n’est plus nécessaire de les utiliser et pouvant être réutilisés ultérieurement. Ces ouvrages peuvent être combinés aux traverses à gué aménagées entre les périodes de fort achalandage.

Actuellement, les traverses à gué aménagées ne sont pas légales au Québec en terre publique (MFFP, 2020). En revanche, cette infrastructure est utilisée ailleurs dans le monde tel qu’aux États-Unis et en Europe comme saines pratiques de gestion des chemins forestiers (NHDFL et UNH, 2016 et Boariu, 2015). La littérature indique que ce type de construction ne devrait pas être mis en place à des endroits où les berges du cours d’eau font 1.5 m de hauteur et plus (NRCS, 2006). De plus, il est recommandé que la hauteur d’eau lors des passages ne dépasse pas 0.15 m (Lurtz, 2016) et que le chemin ait un faible volume de fréquentation (Daniels et al., 2004). Il existe plusieurs exemples de conception pour ces traverses. En effet, certaines constructions sont faites de béton, c’est-à-dire que les berges et le lit du cours d’eau sont bétonnés afin de les stabiliser alors que d’autres sont stabilisées à l’aide d’enrochement et de géotextile (Daniels et al., 2004). De plus, une technique plus complexe qui consiste à stabiliser le gravier à l’aide de géocellules est également documentée (USDA, 2006). Il est aussi possible de retrouver à certains endroits des traverses faites de bloc qui s’emboite comme un casse-tête et des traverses avec des troncs d’arbre (USDA, 2006 et NHDFL et UNH, 2016).

Il existe de nombreuses contraintes qui ne doivent pas être négligées quant à la mise en place de traverses à gué aménagées en milieu forestier. La disponibilité et le transport du matériel granulaire utilisé pour la construction des chemins sont les premières contraintes à vérifier. Considérant que les travaux s’effectuent en milieu forestier sur des chemins à faible fréquentation, les chemins ne sont pas toujours adéquats pour les passages de véhicule lourds tels qu’un camion-benne ou un fardier. Ceci peut donc limiter la livraison de matériel granulaire dans certains tronçons de chemins. De plus, les sites de traverses peuvent être à grande distance de sources de matériaux granulaires concassés et triés. Ainsi, les matériaux utilisés pour la construction de chemins forestiers sont généralement pris sur place ce qui peut restreindre la disponibilité et la diversité du matériau granulaire possédant des dimensions spécifiques. Cela dit, d’une région à l’autre, les matériaux mis en place peuvent être très variables. Ensuite, le libre passage du poisson est une autre contrainte liée aux traverses de cours d’eau. Il faut légalement s’assurer que les traverses de cours d’eau n’entravent pas la libre circulation des poissons aux endroits où ils peuvent naturellement le faire (MFFP, 2020). Lorsque des traverses à gué aménagées sont constituées d’enrochements de forte dimension, il est possible que des espaces vides se créent entre les pierres. L’eau peut donc s’y engouffrer et restreindre le libre passage du poisson en période

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d’étiage. Toutefois, les cours d’eau en milieux forestiers transportent naturellement des sédiments, il est fort probable que ceci entraine le colmatage des espaces vides entre l’enrochement de la traverse et assure ainsi un niveau d’eau adéquat en période d’étiage pour permettre le passage du poisson. Plusieurs questions de recherche en lien avec l’habitat du poisson et les traverses à gué aménagées feront l’objet d’une étude au cours des prochaines années au sein de l’équipe de recherche du professeur Jutras, mais ne seront pas traitées dans le présent mémoire.

Jusqu’à tout dernièrement, la conception de traverses de cours d’eau en terre publique au Québec était régie par le RNI. La dernière mise à jour de ce règlement date de 1996. Cette dernière ne permettait que la mise en place de ponceaux et de ponts. Selon ce règlement, il n’était pas obligatoire d’effectuer des calculs de débit pour déterminer le diamètre nécessaire de l’infrastructure puisque l’article 26 stipulait que celle-ci ne doit simplement pas réduire la largeur du cours d’eau de plus de 20%. En avril 2018, le RADF est entré en vigueur et il a remplacé le RNI, ce qui a apporté certains changements importants. En effet, il est désormais nécessaire de dimensionner toutes les traverses de cours d’eau construites, améliorées ou remplacées, à partir d’une méthode de calcul de débit utilisant la méthode rationnelle (RADF annexe 6 et 7). Cette méthode est entièrement calquée sur la méthode utilisée par le Ministère des Transports (MTQ) dans le manuel de conception des ponceaux (MTQ, 2004), sans toutefois utiliser toutes les contraintes et les vérifications supplémentaires documentées dans ce manuel, tel que le contrôle à la sortie. La méthode utilisée dans le RADF est malheureusement peu adaptée au milieu forestier québécois puisqu’il s’agit d’une méthode conçue à la base pour les milieux urbains. La seule étude connue à propos de l’exactitude de cette méthode démontre qu’elle est largement imprécise et qu’elle favorise une surévaluation des débits de conception (Mailhot et al., 2017). Le calcul du temps de concentration est la principale faiblesse ayant été ciblée, de même que les coefficients de ruissellement utilisés qui semblent avoir été déterminés en 1969 à l’aide d’un questionnaire distribué à des professionnels américains (Mailhot et al., 2017).

La mise en place de traverses à gué aménagées doit passer par plusieurs étapes, cependant, aucune méthode de conception n’est présente dans la littérature. Ainsi, il reste beaucoup à faire d’un point de vue technique tout comme du point de vue de la réglementation. En effet, tel que mentionné précédemment, les lois et règlements présents au Québec n’autorisent pas ce type de traverse de cours d’eau en terre publique. Ainsi, afin de développer l’aspect technique de la conception de ces traverses, il est indispensable de concevoir ces ouvrages selon des règles fiables. Tout d’abord, la conception doit débuter par le calcul de débits de conception fiable. Pour ce faire, l’analyse régionale des crues sera utilisée et non pas la méthode rationnelle tel que suggéré dans le manuel de conception des ponceaux du MTQ ou dans le Règlement sur l’aménagement durable des forêts (RADF). Une fois les débits de conception déterminés, une analyse hydraulique est nécessaire afin de déterminer la force de cisaillement sur les berges et dans le lit du cours d’eau pour choisir un matériel qui

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résistera au courant (USDA, 2006). L’analyse hydraulique peut être faite avec un logiciel tel que Hec-Ras (version 4.1.0). Ce logiciel est utilisé pour différent type de conception de traverse de cours d’eau tel que des ponceaux ou des ponts ainsi que pour la modélisation de plaines inondables (Svendsen et al., 2006).

Afin de développer la meilleure approche de conception, il est souhaitable de procéder par étude de cas. En effet, l’étude de cas permettra la mise en place de plusieurs ouvrages dans différents milieux à partir de données réelles. Ceci permet de vérifier l’efficacité des traverses selon différentes contraintes de milieu telles que des sols argileux ou des approches avec de fortes pentes. De ce fait, il est possible de vérifier la validité, l’efficacité et la simplicité de la conception et de la construction de ce type de traverse.

Description du problème de recherche

Plusieurs enjeux peuvent être liés à l’abandon des chemins et des traverses de cours d’eau, mais l’un des principaux est la protection de l’environnement. Les traverses de cours d’eau en mauvais état et laissées à l’abandon entrainent de graves conséquences pour les milieux aquatiques telles que l’apport externe et massif de sédiments, l’obstruction du passage des poissons, l’érosion des berges et du chemin. De plus, il peut y avoir un enjeu au niveau de la sécurité puisqu’une traverse en mauvais état possède une capacité portante réduite et pourrait facilement s’effondrer sous le poids d’une charge telle qu’une camionnette ou un véhicule récréatif. Finalement, un enjeu financier est aussi présent puisque c’est entre autres le manque de ressources financières qui engendre le manque d’entretien des chemins forestiers. Considérant qu’un très grand nombre de chemins forestiers sont présents sur le territoire de l’état, il est impossible pour le ministère de tous les maintenir fonctionnels. Cet enjeu se reflète aussi dans les coûts de remplacement ou de désinstallation de ponceaux qui sont très élevés (Gauthier et Varady-Szabo, 2014).

Ces différents enjeux et leurs conséquences démontrent la nécessité de trouver des solutions viables permettant de préserver l’environnement et l’habitat du poisson. Ensuite, les solutions apporteront des bénéfices au niveau financier puisque l’entretien de traverses à gué aménagées devrait être moins coûteux que les traverses de cours d’eau usuelles. Ainsi, la mise en place de ce type d’infrastructure serait donc potentiellement rentable à long terme. De plus, le fait de clarifier les méthodes de conception des traverses à gué aménagées permettra de développer le mode de gestion par mise hors service des chemins forestiers à faible fréquentation. Il est impératif de trouver des solutions, car la portée du problème est très grande. En effet, celui-ci est présent à la grandeur de la province et les enjeux de gestion des chemins forestiers sont présents sur l’ensemble du territoire forestier public.

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Objectifs de recherche

Le but de cette recherche est de développer une méthode de conception de traverses à gué aménagées pour des cours d’eau en milieu forestier.

1. Effectuer la conception et la construction de traverses à gué aménagées pour différents cours d’eau en milieu forestier.

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1. Méthodologie

1.1. Sélection des sites d’étude

La sélection des sites a débuté par une rencontre avec les partenaires du projet. En effet, les sites choisis dépendaient des opportunités qui se présentaient sur les territoires gérés par nos partenaires, soit Hydro-Québec TransÉnergie et Énergir. Il a donc fallu établir avec eux les régions ciblées où il pourrait y avoir des travaux. Les deux régions ciblées étaient la Mauricie avec Énergir et la Côte-Nord avec Hydro-Québec TransÉnergie. Une fois les régions ciblées, des sorties de terrain ont été nécessaires afin de repérer des traverses de cours d’eau potentielles pour la mise en place de traverses à gué aménagées. Pour la Mauricie, l’équipe de recherche a inspecté les différents chemins menant aux emprises des conduites de gaz. Une seule traverse a été sélectionnée pour cette région (Figure 2). Pour ce qui est de la Côte-Nord, afin de couvrir l’ensemble du territoire en une seule journée, un survol en hélicoptère a été effectué. Ceci a permis d’observer plus rapidement les traverses à gué non aménagées présentes dans les chemins situés dans les emprises des lignes électriques. Un formulaire comprenant différentes caractéristiques importantes pour le choix des traverses telles que la largeur du cours d’eau, l’accessibilité en camionnette et la pente des berges a permis de répertorier chacune des traverses observées à partir des airs. Plus de 1000 km d’emprises situées sous les lignes électriques ont été survolés et 38 sites potentiels ont été identifiés. L’équipe s’est ensuite rendue sur le terrain afin de visiter chacun des sites potentiels. De nombreuses contraintes telles que l’accessibilité, la présence de barrage de castor, la largeur et la profondeur du cours d’eau, la présence d’autres structures ainsi que la ressemblance du cours d’eau amont/aval ont été utilisées afin de sélectionner uniquement les sites appropriés. Au final, seulement trois sites furent sélectionnés pour la conception et la construction de traverses à gué aménagées (Figure 3).

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1.2. Méthode d’acquisition et de traitement des données

1.2.1. Acquisition de données sur le terrain

La conception d’une traverse débute par la modélisation hydraulique qui s’effectue à l’aide du logiciel Hec-Ras (version 4.1.0). Ce logiciel sert à simuler les débits et les forces de cisaillement présentent sur les berges et dans le lit du cours d’eau pour un débit donné. Un débit de récurrence 20 ans a été choisi dans cette étude pour la conception des différentes traverses à gué. Par la suite, ces valeurs sont utilisées afin de déterminer la grosseur de gravier nécessaire pour la stabilisation des berges. Pour effectuer la modélisation hydraulique ainsi que pour calibrer le coefficient de Manning, un paramètre exprimant la rugosité du lit et des berges du cours d’eau, plusieurs informations additionnelles sont nécessaires.

Les premières informations nécessaires doivent être récoltées au site de traversée. Il est nécessaire de mesurer précisément le profil du chemin où se trouve la traverse. Une section de chaque côté de la traverse a été caractérisée à l’aide d’un altimètre à haute précision ZipLevel (Technidea corp., ZipLevel pro-2000, précision = ± 2 mm). Cet appareil sert à mesurer des élévations relatives et permet ainsi d’obtenir la topographie du terrain et la hauteur d’eau. Les élévations relatives des berges et du lit du cours d’eau ont été mesurées respectivement à tous les 2 mètres et à tous les mètres. Dépendamment si les berges sont très planes, il peut être nécessaire de prendre des mesures sur une distance pouvant aller jusqu’à 40 m du cours d’eau. Il faut noter que ces données seront modifiées à la suite des travaux. Elles ont donc été mesurées une deuxième fois, soit une fois que la traverse a été mise en place.

Par la suite, des informations à plus grande échelle doivent être prises. En effet, la modélisation hydraulique nécessite de connaitre le débit en amont de la traverse ainsi que la pente du cours d’eau. Il faut donc se rendre en amont du site à une distance d’au moins 10 fois la largeur du cours d’eau. La distance doit être suffisamment éloignée de la traverse pour permettre de caractériser le cours d’eau à la hauteur normale, c’est-à-dire la hauteur d’écoulement en régime permanent uniforme. Sur place, une nouvelle section transversale du cours d’eau est mesurée avec le ZipLevel afin de déterminer la topographie et la hauteur d’eau. Par la suite, un vélocimètre portatif (Hach, FH950, précision = ± 0,015 m/s) est utilisé afin de déterminer la vitesse d’écoulement. Cette mesure est prise à 3, 4 ou 5 emplacements différents répartie selon la largeur du cours d’eau et à 40 % de la hauteur d’eau. La vitesse a été mesurée à 5 reprises, le même jour, à chacun des emplacements afin d’établir une vitesse moyenne. Les mêmes mesures doivent aussi être prises en aval du lieu de traversée. Encore une fois, la distance doit être au minimum de 10 fois la largeur du cours d’eau. Pour la portion aval, il n’est toutefois nécessaire de relever que les informations concernant la topographie et la hauteur d’eau à l’aide du ZipLevel et ce, pour une seule section.

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Finalement, la dernière mesure à prendre est la pente du cours d’eau. Cette mesure peut être prise manuellement sur le terrain avec le ZipLevel de la même façon que sont prises les quatre sections précédemment mentionnées, une en amont, une en aval et une de chaque côté de la traverse. En revanche, si des données lidars sont disponibles dans la région, un modèle numérique de terrain (MNT) à haute résolution dérivé de ces données peut être utilisé afin de déterminer la pente du cours d’eau (MFFP, 2019). De plus, ces modèles de terrain peuvent aussi être utilisés afin de prolonger les différentes sections prises à l’aide du ZipLevel afin d’obtenir la topographie des berges à plus grande distance.

1.2.2. Description de l’approche de modélisation hydraulique

L’analyse régionale du débit est utilisée en premier lieu afin de déterminer les débits de crue 2 ans et 20 ans selon les équations suivantes :

𝑄̅ = 1,61𝐴0,70 Où :

T = Période de crue sélectionnée 𝑄̅ = Crue moyenne pour T≈ 2 (m3_/s)

A = Superficie du bassin versant (km2)

𝑄 = 𝜉 + 𝛼 {1 − [− ln (𝑇 − 1_{𝑇 )]} 𝜅 } 𝜅 Où : Q = Débit normalisé T = Période de retour 𝜉 = Paramètre de position 𝛼 = Paramètre d’échelle 𝜅 = Paramètre de forme 𝑄𝑇 = 𝑄̅𝑄𝑇 Où :

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Les valeurs des paramètres 𝜉, 𝛼, et 𝜅 sont celles de la région 2 pour les sites de la Côte-Nord et celle de la région 3 pour le site en Mauricie (Anctil et al., 2005). Ces trois formules permettront de déterminer les débits nécessaires pour effectuer la simulation.

Par la suite, des calculs de forces de cisaillement doivent être effectués afin de déterminer le cisaillement critique des berges et du lit du cours d’eau selon un diamètre médian de pierre. Ces calculs permettront de déterminer la grosseur nécessaire d’enrochement pour résister aux forces engendrées par le débit de crue de conception choisi pour la structure de traversée.

La première formule est celle des forces de cisaillements du lit selon Shields (Smith, 1995) :

𝜏𝑙𝑐 = 𝐶𝜌𝑔(𝑆𝑔− 1)𝑑𝑚 > 𝜏𝑙 Où :

𝜏_𝑙𝑐 = Force de cisaillement critique dans le lit (Pa) C = Facteur de sécurité égal à 0,060 selon Shields 𝜌 = masse volumique de l’eau (kg/m3₎

𝑔 = Accélération gravitationnelle (m/s2₎

𝑆𝑔 = Densité relative du gravier 𝑑𝑚 = Diamètre médian du gravier (m) 𝜏𝑙 = Force de cisaillement dans le lit (Pa)

Pour calculer la force de cisaillement critique, un diamètre médian doit d’abord être posé. Par la suite, il suffit de le faire varier afin de déterminer le diamètre adéquat qui permettra d’obtenir une force de cisaillement critique supérieure à celle évaluée par HEC-Ras.

Les forces de cisaillement sur les berges sont généralement inférieures à celle du lit puisque les pierres sont plus faciles à déplacer en raison de la pente, un facteur de réduction doit donc être appliqué à la valeur du cisaillement présent dans le lit. L’équation suivante permet de déterminer ce facteur (Smith, 1995):

𝐾 =𝜏𝑏 𝜏𝑙 = √1 −sin 2_𝛽 sin2_𝜙 Où : K = Facteur de réduction

𝜏_𝑏 = Force de cisaillement sur les berges (Pa) 𝛽 = Angle de la pente des berges

(21)

13

L’angle de repos des berges est déterminé selon le graphique de la figure 4 ci-dessous.

Figure 4 : Relation entre l’angle de repos des berges et le diamètre moyen des particules (adaptée de Smith, 1995)

Une fois le facteur calculé, il est possible de déterminer la force de cisaillement critique sur les berges à l’aide de l’équation suivante (Smith, 1995):

𝜏𝑏𝑐 = 𝐾𝐶𝜌𝑔(𝑆𝑔− 1)𝑑𝑚 > 𝜏𝑏 Où :

𝜏𝑏𝑐 = Force de cisaillement critique sur les berges (Pa)

Une fois les forces calculées, le diamètre médian pour enrocher les berges peut être déterminé à l’aide de l’équation californienne ci-dessous (Smith, 1995):

𝐷50=

20.17𝑉2 sin(70 − 𝛼) Où :

𝐷₅₀ = Diamètre médian, soit le diamètre du 50e_{percentile (mm)}

V = Vitesse locale du courant (m/s) 𝛼 = Angle de la berge

La dernière formule utilisée est la suivante (Smith, 1995):

𝑛 = 0,049𝐷50 1 6 Où : 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 0,2 2 20 200 An gle d e r ep o s Ø (° ) Diamètre dm (mm) Pierre très anguleuse Pierre très ronde

(22)

14 n = Coefficient de Manning

Cette relation entre le diamètre médian et le coefficient de Manning permet d’effectuer la simulation avec les nouvelles valeurs du coefficient pour le lit et les berges une fois les travaux terminés.

Une fois les calculs terminés, les plans de conception ont été effectués à l’aide du logiciel AutoCAD et ont été transmis aux différents entrepreneurs responsables de la construction des traverses.

Finalement, lors de l’exécution des travaux, plusieurs caméras ont été mises en place afin de filmer différents angles du cours d’eau et de la machinerie. Les images ont été codées avec la date et l’heure. De plus, des mesures ont été prises au ZipLevel à quelques reprises afin d’assurer une pente d’approche acceptable, c’est-à-dire inférieure à 1V : 5V, et de vérifier que le lit du cours d’eau est resté au même niveau. Une fois les travaux terminés, les deux sections de part et d’autre de la traverse ont été mesurées de nouveau au ZipLevel afin de vérifier l’exactitude des plans. Pour le projet, les quatre traverses à gué ont été aménagées à l’automne 2018.

(23)

15

2. Résultats

2.1. Étude de cas en Mauricie

2.1.1. Ponceau 101+100

La traverse à gué aménagée qui a remplacé le ponceau 101+100 (emprise du gazoduc de Énergir) a été mise en place le 5 novembre 2018. Ce site se situe dans la municipalité de La Tuque. La photo satellite ci-dessous (Figure 3) montre la section du cours d’eau étudiée. Le remblai localisé au-dessus et à proximité du ponceau en place avait été lessivé il y a plus de 10 ans. Des véhicules hors routes effectuaient donc des passages à gué dans le lit du cours d’eau recréé à la suite du lessivage de l’infrastructure de traversée (Figure 5).

Une fois le site sélectionné, l’équipe s’est rendue sur place afin de prendre les mesures requises présentées dans la section méthodologie telles que la vitesse et les sections du cours d’eau. Ce dernier avait une largeur d’environ 5 m avec une pente qui variait de 0.18 à 0.32 % d’amont en aval. Les berges étaient recouvertes de végétation et le lit naturel du cours d’eau était composé de grosses roches anguleuses. Ainsi il était suffisamment

(24)

16

solide pour le passage des VTT. Les figures 6 et 7 ci-dessous présentent le site avant l’aménagement de la traverse.

Figure 6 : Ponceau 101+100 avant l’aménagement – Aval de la traverse

(25)

17

La figure 8 ci-dessous présente la modélisation effectuée sur HEC-RAS à l’aide des sections relevées. Comme mentionné précédemment, 4 sections ont été mesurées, les autres sont des interpolations aux 5 m fait par le logiciel.

Figure 8 : Modélisation Hec-Ras - Ponceau 101+100

Le tableau 1 ci-dessous présente les valeurs qui ont été utilisées pour la modélisation hydraulique afin de déterminer les forces de cisaillement présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de conception de 20 ans.

Tableau 1 : Paramètres d’entrée HEC-RAS pour le ponceau 101+100

Paramètre Valeur Unité

Débit visite 1 0.20 m3_/s

Hauteur d’eau visite 1 0.28 m

Débit plein bord 5.00 m3_/s

Hauteur d’eau plein bord 0.85 m

Débit 20 ans 16.08 m3_/s

Manning berge 0.08 -

Manning lit 0.035 -

Pente amont 0.0032 -

Pente aval 0.0195 -

Les valeurs présentées au tableau 1 sont des valeurs prises sur le terrain ou établies durant la modélisation. Les débits de la visite 1 ainsi que les hauteurs d’eau et les pentes sont des mesures terrains, alors que les débits pleins bord et 20 ans sont établis avec les calculs présentés précédemment. Pour ce qui est des valeurs du coefficient de Manning, celles-ci ont été déterminées par essai et erreur en faisant varier les valeurs afin que les hauteurs d’eau des visites 1 et plein bord concordent.

(26)

18

Les tableaux 2 et 3 ci-dessous présentent les forces de cisaillements critiques selon la grosseur de l’enrochement ainsi que les forces de cisaillement établies par le logiciel.

Tableau 2 : Force de cisaillement en amont pour le ponceau 101+100

Tableau 3 : Force de cisaillement en aval pour le ponceau 101+100

Section aval

Débit 20 ans - 16.08 m/s3

Diamètre médian enrochement du lit D50lit 10.00 cm

Diamètre médian enrochement des

berges D50berges 7.96 cm

Force critique du lit τlc 110.02 Pa

Force critique des berges τbc 104.17 Pa

Force critique du lit (HEC-RAS) τl (HEC-RAS) 74.22 Pa

Force critique des berges (HEC-RAS) τl (HEC-RAS) 33.61 Pa

Manninglit nlit 0.03 -

Manning berges nberge 0.03 -

Les forces de cisaillement présentées montrent que les forces critiques auxquelles peut résister un enrochement de 50 mm (D50) sont supérieures aux forces présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de crue de 20 ans.

Une fois l’enrochement nécessaire déterminé, les mesures prises au Ziplevel permettent de faire les plans de conception à l’aide du logiciel AutoCAD. Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse avant la mise en place (Figure 9).

Section amont

Débit 20 ans - 16.08 m/s3

Diamètre médian enrochement des berges D50berges 2.67 cm

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19

Figure 9 : Plan de conception prévue – Ponceau 101+100

Un enrochement de 100 – 200 mm fut mis en place afin de simplifier la conception de ce type de traverse. Pour donner suite à la réalisation des travaux, la simulation fut effectuée avec le nouveau coefficient de Manning tenant compte de l’enrochement et des nouvelles mesures pour les sections de la traverse, les tableaux 4 et 5 ci-dessous présentent ces résultats.

Tableau 4 : Forces de cisaillement amont après travaux pour le ponceau 101+100

Section amont

Diamètre médian enrochement des berges D50berges 10.00 cm

Force critique des berges (HEC-RAS) τb (HEC-RAS) 4.38 Pa

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20

Tableau 5 : Forces de cisaillement aval après travaux pour le ponceau 101+100

Section aval

Les tableaux 4 et 5 montrent que l’enrochement en place ainsi que la configuration permettra théoriquement de résister à un débit de crue de 20 ans puisque les valeurs données par le logiciel sont inférieures aux valeurs critiques.

Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse une fois les travaux terminés (Figure 10).

(29)

21

La comparaison entre les deux plans (Figure 9 et Figure 10) montre que l’enrochement final est plus long que prévu. De plus, lors des travaux, une épaisseur d’enrochement de 0,2 m a été mise en place sur la longueur totale de la traverse. Cependant, la grosseur de la pierre et la largeur de la traverse sont les mêmes. Pour ce qui est des pentes, celle de droite est la même avant et après les travaux et est inférieure à une pente 1V : 5H comme stipulé dans la littérature (Blinn et al., 1998). En revanche, il est possible d’observer une légère différence en ce qui concerne le profil de gauche. Cette différence peut être expliquée par la présence d’un second ponceau sur le site dont le remblayage ne pouvait être retiré. La pente est donc sensiblement plus forte. Le graphique ci-dessous (figure 9) présente la section de traverse mesurée au ZipLevel avant et après les travaux.

Figure 11 : Profil avant et après l'installation

Finalement, les photos ci-dessous (figure 12 et 13) montrent le site avant et après les travaux.

-1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Élé vat ion (m)

Largeur du cours d'eau (m)

Profil de la traverse - Ponceau 101+100

Finale Initiale

Figure 12: Avant / après ponceau 101+100 – vue de la traverse Figure 12 : Avant / après ponceau 101+100 - vue de la traverse

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22

Figure 13 : Avant/après Ponceau 101+100 - vue de l'amont

22 tonnes de gravier de calibre 100 – 200 mm fut utilisées pour cette traverse, soit deux camions-bennes. Les travaux ont duré une seule journée, soit 8 h de travail pour une pelle mécanique John Deere 225D.

(31)

23

2.2. Étude de cas sur la Côte-Nord

2.2.1. Site 10

La traverse à gué aménagée du site 10 a été mise en place le 17 et 18 octobre 2018. Celle-ci se situe dans la municipalité de Longue-Rive. La photo satellite ci-dessous (Figure 14) montre la section du cours d’eau étudiée. À cet endroit, aucune structure n’était auparavant en place. Par contre, au moins un sentier de véhicule hors routes traversait le cours d’eau en amont du site choisi, sur des structures rudimentaires, causant beaucoup d’érosion des berges.

Une fois le site sélectionné, l’équipe s’est rendue sur place afin de prendre les mesures requises présentés dans la section méthodologie telles que la vitesse et les sections du cours d’eau. Ce dernier avait une largeur d’environ 4 m, une pente très faible qui variait de 0.01 à 0.28 % d’amont en aval ainsi qu’un lit et des berges composées de matière argileuse et organique. Le lit naturel n’était pas suffisamment solide pour permettre la

(32)

24

traverse de véhicule sans être aménagé. La figure 15 ci-dessous présente le site avant l’aménagement de la traverse.

Figure 15 : Site 10 avant l’aménagement

La figure 16 ci-dessous présente la modélisation effectuée sur HEC-RAS à l’aide des sections relevées. Comme mentionné précédemment, 4 sections ont été mesurées, les autres sont des interpolations aux 5 m fait par le logiciel ainsi que des données lidar.

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Le tableau 6 ci-dessous présente les différentes valeurs qui ont été entrées dans le logiciel afin de déterminer les forces de cisaillement présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de conception de 20 ans.

Tableau 6 : Paramètre d'entrée HEC-RAS pour le site 10

Débit 20 ans 8.61 m3_/s

Pente aval 0.0028 -

Les valeurs présentées sont des valeurs prises sur le terrain ou établies durant la modélisation. Les débits de la visite 1 et 2 ainsi que les hauteurs d’eau et les pentes sont des mesures terrains, alors que les débits pleins bord et 20 ans sont établi avec les calculs présentés précédemment. Pour ce qui est des valeurs du coefficient de Manning, celles-ci ont été déterminées par essai et erreur en faisant varier les valeurs afin que les hauteurs d’eau des visites 1, 2 et plein bord concordent.

Tableau 7 : Forces de cisaillement en amont pour le site 10

Section amont

Débit 20 ans - 8.61 m/s3

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Tableau 8 : Forces de cisaillement en aval pour le site 10

Section aval

Débit 20 ans - 8.61 m/s3

Les forces de cisaillement présentées montrent que les forces critiques auxquelles peut résister un enrochement de 50 mm sont supérieures aux forces présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de crue de 20 ans. Une fois l’enrochement nécessaire déterminer, les mesures prises au Ziplevel permettent de faire les plans de conception à l’aide du logiciel AutoCAD. Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse avant la mise en place (Figure 17).

(35)

27

Un enrochement de 100 mm fut mis en place afin de simplifier la conception de ce type de traverse. Suite à la réalisation des travaux, la simulation fut effectuée avec le nouveau Manning tenant compte de l’enrochement et de nouvelles mesures pour les sections de la traverse, les tableaux 9 et 10 ci-dessous présentent ces résultats.

Tableau 9 : Forces de cisaillement amont après travaux pour le site 10

Section amont

Tableau 10 : Forces de cisaillement aval après travaux pour le site 10

Section aval

Les tableaux 9 et 10 montrent que l’enrochement installé ainsi que la configuration permettra théoriquement de résister à un débit de crue de 20 ans puisque les valeurs données par le logiciel sont inférieures aux valeurs critiques.

(36)

28

Figure 18 : Plan de conception final

La comparaison entre les deux plans montre que l’enrochement final est plus long que prévu. Cependant, la grosseur de la pierre, l’épaisseur d’enrochement, la largeur de la traverse et la pente des berges sont les telles qu’elles avaient été prévues. De plus, ces dernières sont inférieures à une pente 1V : 5H comme stipulé dans la littérature. Le graphique ci-dessous (figure 19) présente la section de traverse mesurée au ZipLevel avant et après les travaux.

Figure 19 : Profil avant et après

-1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 0 5 10 15 20 25 30 35 Élé vat ion (m) Largeur de la section (m)

Section de la traverse - Site 10

(37)

29

Figure 21 : Avant/après Site 10 – vue du cours d’eau

22 tonnes de gravier de calibre 100 – 150 mm ont été utilisées pour cette traverse, soit deux camions 10 roues. Les travaux ont été effectué à l’aide d’une pelle mécanique Caterpillar 312B et ils ont durés 9 heures réparties sur deux avant-midis.

Les photos (figure 22 et 23) ci-dessous présentent la traverse une fois la crue printanière passée. L’enrochement est resté bien en place et la traverse est suffisamment solide pour le passage d’un VTT.

(38)

30

Figure 22 : Site 10 - Après Les débits de crue printaniers

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31

2.2.2. Site 41

La traverse à gué du site 41 a été mise en place le 24 octobre 2018. Celle-ci se situe sur le territoire de la communauté autochtone de Pessamit. La photo satellite ci-dessous (Figure 24) montre la section du cours d’eau étudiée. À cet endroit se trouvait un ancien ponceau ayant été entièrement lessivé.

Une fois le site sélectionné, l’équipe s’est rendue sur place afin de prendre les mesures requises présentés dans la section méthodologie telles que la vitesse ainsi que les sections du cours d’eau. Le cours d’eau à la traverse avait une largeur d’environ 5.5 m, une pente très faible en amont de 0.01 % et une pente plus forte de 1.1 % en amont. Le lit du cours d’eau présentait un enrochement de pierre ronde de petite dimension. Les berges étaient

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32

quant à elles composées principalement de sable. Les figures 25 et 26 ci-dessous présentent le site avant l’aménagement de la traverse.

Figure 25 : Site 41 avant l’aménagement- Amont de la traverse

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33

La figure 27 ci-dessous présente la modélisation effectuée sur HEC-RAS à l’aide des sections relevées. Comme mentionné précédemment, 4 sections ont été mesurées, les autres sont des interpolations aux 5 m fait par le logiciel ainsi que des données lidar.

Débit 20 ans 16.17 m3_/s

Pente aval 0.00110 -

Les valeurs présentées sont des valeurs prises sur le terrain ou établies durant la modélisation. Les débits de la visite 1 ainsi que les hauteurs d’eau et les pentes sont des mesures terrains, alors que les débits pleins bord et 20 ans sont établi avec les calculs présentés précédemment. Pour ce qui est des valeurs du coefficient de Manning, celles-ci ont été déterminées par essai et erreur en faisant varier les valeurs afin que les hauteurs d’eau des visites 1 et plein bord concordent.

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Section aval

Débit 20 ans - 16.17 m/s3

Manning berges nberges 0.05 -

Les forces de cisaillement présentées montrent que les forces critiques auxquelles peut résister un enrochement de 100 mm sont supérieures aux forces présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de crue de 20 ans. Une fois l’enrochement nécessaire déterminé, les mesures prises au Ziplevel permettent de faire les plans de conception à l’aide du logiciel AutoCAD. Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse avant la mise en place (Figure 28).

Section amont

Débit 20 ans - 16.17 m/s3

(43)

35

Figure 28 : Plan de conception prévue

Suite à la réalisation des travaux, la simulation fut effectuée avec le nouveau Manning tenant compte de l’enrochement et de nouvelles mesures pour les sections de la traverse, les tableaux 14 et 15 ci-dessous présentent ces résultats.

Section amont

Diamètre médian enrochement des berge D50berges 10.00 cm

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36

Section aval

Les 14 et 15 tableaux montrent que l’enrochement installé ainsi que la configuration permettra théoriquement de résister à un débit de crue de 20 ans puisque les valeurs données par le logiciel sont inférieures aux valeurs critiques.

Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse à la suite des travaux (Figure 29).

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37

La comparaison entre les deux plans montre que l’enrochement final est plus long que prévu. Cependant, la grosseur de la pierre, l’épaisseur d’enrochement, la largeur de la traverse et la pente des berges sont les mêmes. De plus, ces dernières sont inférieures à une pente 1V : 5H comme stipulé dans la littérature. Le graphique ci-dessous (figure 30) présente la section de traverse mesurée au ZipLevel avant et après les travaux.

Figure 31 : avant /après site 41

-4 -3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0 10 20 30 40 50 60 Élé vat ion (m) Largeur de la section (m)

Section de la traverse - Site 41

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Figure 32 : Avant/après site 41- vue du cours d'eau

60 tonnes de gravier de calibre 100 – 200 mm ont été utilisées pour cette traverse, soit trois camions 12 roues. Les travaux ont duré 8 heures pour une pelle mécanique Volvo ECR235DL et se sont déroulés sur une seule journée. Pour ces travaux, il n’y a eu aucune attente pour la livraison du gravier puisque celui-ci avait été livré une journée avant.

Les photos (figure 33 et 34) ci-dessous présentent la traverse une fois la crue printanière passée. L’enrochement est resté bien en place et la traverse est suffisamment solide pour le passage d’un VTT ou d’une camionnette.

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2.2.3. Site 51

La traverse du site 51 a été mise en place le 23 et 24 octobre 2018. Celle-ci se situe sur la communauté autochtone de Pessamit. La photo satellite ci-dessous (Figure 35) montre la section du cours d’eau étudiée.

Une fois le site sélectionné, l’équipe s’est rendue sur place afin de prendre les mesures requises présentés dans la section méthodologie telles que la vitesse ainsi que les sections du cours d’eau. Ce dernier avait une largeur d’environ 3 m, une pente très faible en amont de 0.05 % et une pente forte en aval de 3.4 %. Le lit du cours d’eau présentait un enrochement de pierre ronde de petite dimension et de gros blocs possiblement l’ancienne

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41

stabilisation des ponceaux brisés. Les berges étaient quant à elles composées principalement de sable. Les figures 36 et 37 ci-dessous présentent le site avant l’aménagement de la traverse.

Figure 36 : Site 51 avant l’aménagement - Amont de la traverse

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42

La figure 38 ci-dessous présente la modélisation effectuée sur HEC-RAS à l’aide des sections relevées. Comme mentionné précédemment, quatre sections ont été mesurées, les autres sont des interpolations aux 5 m fait par le logiciel. Des données lidars ont aussi été utilisées afin de prolonger les sections prises par le Ziplevel.

Figure 38 : Modélisation HEC-RAS — site 51

Débit 20 ans 3.9217 m3_/s

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Les valeurs présentées sont des valeurs prises sur le terrain ou établies durant la modélisation. Les débits de la première visite ainsi que les hauteurs d’eau et les pentes sont des mesures terrains, alors que les débits pleins bord et 20 ans sont établi avec les calculs présentés précédemment. Pour ce qui est des valeurs du coefficient de Manning, celles-ci ont été déterminées par essai et erreur en faisant varier les valeurs afin que les hauteurs d’eau des visites 1 et plein bord concordent.

Section aval

Débit 20 ans - 3.9217 m/s3

Manning berges nberges 0.05 -

Les forces de cisaillement présentées montrent que les forces critiques auxquelles peut résister un enrochement de 150 mm sont supérieures aux forces présentes sur les berges et dans le lit pour un débit de crue de 20 ans. Sur -place, un enrochement de 100 – 200 mm a été utilisé.

Section amont

Débit 20 ans - 3.9217 m/s3

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Une fois l’enrochement nécessaire déterminé, les mesures prises au Ziplevel permettent de faire les plans de conception à l’aide du logiciel AutoCAD. Les plans ci-dessous sont ceux de la traverse avant la mise en place (Figure 39).

Figure 39 : Plan de conception prévue

Suite à la réalisation des travaux, la simulation fut effectuée avec le nouveau Manning tenant compte de l’enrochement et de nouvelles mesures pour les sections de la traverse, les tableaux 19 et 20 ci-dessous présentent ces résultats.

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Section amont

Section aval

Les tableaux 19 et 20 montrent que l’enrochement en place ainsi que la configuration permettra théoriquement de résister à un débit de crue de 20 ans puisque les valeurs données par le logiciel sont inférieures aux valeurs critiques.

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Figure 40 : Plan de conception final

La comparaison entre les deux plans montre que l’enrochement final est plus long que prévu. Cependant, la grosseur de la pierre, l’épaisseur d’enrochement, la largeur de la traverse et la pente des berges sont les mêmes.

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De plus, ces dernières sont inférieures à une pente 1V : 5H comme stipulé dans la littérature. Le graphique ci-dessous (figure 41) présente la section de traverse mesurée au ZipLevel avant et après les travaux.

-3,5 -3 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Élé vat ion (m) Largeur de la section (m)

Profil de la traverse - Site 51

Finale Initiale

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Figure 43 : Avant/après site 51 - vue du cours d'eau

70 tonnes de gravier de calibre 100 – 200 mm fut utilisé pour cette traverse, soit quatre camions 12 roues. Les travaux ont duré 9 heures pour une pelle mécanique Volvo ECR235DL, sans compter le temps d’attente pour le gravier, et se sont déroulés sur deux jours. Par contre, seulement trois camions auraient été nécessaires, mais une stabilisation sur plus de 20 m a été testée sur ce site.

Les photos (figure 44 et 45) ci-dessous présentent la traverse une fois la crue printanière passée. L’enrochement est resté bien en place et la traverse est suffisamment solide pour le passage d’un VTT ou d’une camionnette.

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