La demande d’entretien de cours d’eau suppose implicitement que les dommages sont uniquement causés par l’accumulation de sédiments sur le fond du lit. Elle suppose également que cette intervention est la seule solution adaptée et qu’elle suffit à elle seule à résoudre le problème.
Or, les problématiques peuvent découler de multiples facteurs, qu’ils soient d’origine naturelle ou liés aux activités humaines. Il est essentiel d’en analyser l’origine afin de mettre en place des solutions non seulement efficaces, mais pérennes.
Facteurs naturels et anthropiques à considérer dans le diagnostic de la problématique. ©Rivières
L’amplification du régime hydrologique due à l’urbanisation et aux changements climatiques peut expliquer une recrudescence des phénomènes d’inondation. Dans ce contexte, l’accumulation de sédiments sur le lit peut ne joue souvent qu’un rôle marginal dans la problématique. Ainsi, le simple curage du lit n’apporterait aucun bénéfice durable aux riverains. Il est préférable d’adopter des solutions correctives visant à réguler le régime hydrologique ou à réaménager le cours d’eau afin de permettre un écoulement d’un débit plus élevé.
Aussi, l’accumulation de sédiments peut être le symptôme de divers facteurs d’origine naturelle ou anthropique.
Par exemple, elle peut résulter de ponceaux mal dimensionnés ou perchés, empêchant le transit naturel des sédiments vers l’aval. Elle peut également être causée par de mauvaises pratiques agricoles ou le non-respect des normes sur la bande riveraine, ce qui accentue artificiellement l’apport en sédiments dans le cours d’eau.
Ces exemples illustrent l’importance d’accompagner le retrait des sédiments par des mesures correctrices supplémentaires afin de garantir des effets durables sur le drainage.
L’accumulation de sédiments n’est souvent qu’un indicateur d’un problème sous-jacent. Il est donc essentiel d’en identifier et d’en traiter les causes pour mettre en place des solutions efficaces et pérennes.
Solutions axées sur le drainage - 1. Réseau de collecteurs de drainage
Les cours d’eau agricoles servent d’exutoires pour le drainage des terres via les fossés et canalisations souterraines. Leur entretien devient nécessaire lorsqu’ils ne remplissent plus efficacement cette fonction, notamment pour prévenir le rehaussement du lit, qui peut nuire au drainage.
Les fossés agricoles, première étape du drainage avant la mise en culture, assurent la capture et l’acheminement des eaux de surface et souterraines, jouant un rôle clé dans la gestion de l’eau en milieu agricole.
Prolongement du réseau de collecteurs de drainage
Pour éviter d’avoir à creuser le lit d’un cours d’eau, l’extension du réseau de collecteurs de drainage représente une solution pertinente.
- Concept et application
L’extension du réseau de collecteurs de drainage constitue une alternative efficace pour éviter de creuser le lit d’un cours d’eau. La figure 1 illustre une branche de cours d’eau nécessitant un entretien en raison de trois drains obstrués partiellement ou totalement par des sédiments.
Figure 1 Profil longitudinal d’un cours d’eau à entretenir. La zone en rouge correspond au volume de sédiment à retirer.
Une option à considérer, illustrée à la figure 2, est de regrouper l’ensemble de ces drains dans un réseau collecteur unique, parallèle au cours d’eau, avec un point de déversement plus en aval. Cette approche permet non seulement d’éviter des interventions d’entretien, mais aussi d’être intégrée dès la conception de nouveaux réseaux de drainage.
Figure 2 Vue en plan du nouveau collecteur parallèle au cours d’eau.
Ce type d’intervention permet de préserver les réseaux de drainage existants tout en évitant l’entretien des cours d’eau. Fonctionnant de manière gravitaire et passive, le système demeure opérationnel en continu.
- Éléments de réussite
Durabilité du nouvel exutoire
Le prolongement d’un réseau de drainage souterrain vers un nouvel exutoire doit être évalué en fonction de sa durabilité. Il est essentiel de déterminer si cet exutoire offre une meilleure stabilité dynamique et si la capacité du cours d’eau à cet endroit permet de prévenir l’accumulation de sédiments. Si un entretien régulier est nécessaire, les bénéfices de l’intervention restent limités.
Dimensionnement
Le dimensionnement du nouveau collecteur doit être effectué par un professionnel qualifié. Sa taille dépendra de la pente disponible jusqu’à l’exutoire, nécessitant un relevé précis en 3D des drains existants. Une bonne connaissance du réseau en place est essentielle pour garantir une capacité adéquate d’écoulement. Il peut également être pertinent d’anticiper le drainage futur des parcelles traversées par le collecteur. Si celui-ci passe par un lot non drainé, le concepteur devra en tenir compte dans le calcul du débit.
Coûts
Le coût d’un prolongement de collecteur peut varier considérablement, notamment en fonction de son diamètre. Des facteurs tels que la longueur du tracé, la connexion à de vastes réseaux de drainage souterrain, l’absence de plans détaillés et la présence de plusieurs propriétaires fonciers impliqués peuvent entraîner une augmentation des coûts de l’intervention.
Ententes de passage
Dans l’exemple présenté, le nouveau réseau collecteur traverse plusieurs lots. Advenant qu’il y ait plusieurs propriétaires d’impliqués, il est nécessaire de conclure des ententes adaptées à cette situation.
- Installation
L’installation d’un nouveau réseau collecteur se fait généralement à la pelle mécanique plutôt qu’à la taupe, afin d’intercepter efficacement toutes les canalisations. L’utilisation de la taupe est envisageable uniquement si l’emplacement de tous les drains à raccorder est parfaitement connu.
Il est recommandé d’installer un regard aux limites des lots lorsqu’une conduite de drainage traverse plusieurs propriétés et devient ainsi « communautaire ». Ce regard, constitué d’un tuyau vertical, permet le transfert du drain d’amont vers l’aval, en veillant à ce que le radier du drain aval soit au même niveau ou plus bas que celui du drain amont. Il facilite également l’inspection et le suivi du bon fonctionnement du réseau.
Regard connectant des drains agricoles sur une ligne de lot
Solutions axées sur le drainage - 2. Rehaussement des sorties de drains
Le rehaussement des sorties de drain peut apparaître comme une solution à la sédimentation d’un cours d’eau, mais sa pertinence doit être évaluée au cas par cas. Les systèmes de drainage souterrain sont des systèmes gravitaires. Leur durabilité dépend en grande partie d’une pose impeccable et de l’absence de toute contre-pente dans le réseau.
- Concept et application
Il est essentiel de respecter la pente minimale des drains (0,1 %) et d’éviter les contre-pentes qui pourraient entraîner un colmatage. La pente naturelle du site est également un facteur clé : sur un terrain peu incliné, un rehaussement pourrait provoquer un refoulement, tandis que sur un site à forte pente, cela peut être possible sous certaines conditions.
Cette intervention peut aussi affecter le drainage local, notamment si des drains latéraux sont raccordés au réseau collecteur.
Sorties de drainage selon le type de pente
Solutions axées sur le drainage - 3. Installation d'un système de pompage
Un système de pompage peut remplacer un drainage gravitaire insuffisant, mais il entraîne des coûts d’installation, d’entretien et d’alimentation en énergie. Il peut aussi être combiné à d’autres interventions, comme le rehaussement des sorties de drains, pour optimiser l’évacuation des eaux.
L’installation d’une telle station peut effectivement remplacer la nécessité d’entretenir un cours d’eau servant d’émissaire pour le drainage agricole. Cependant, cela revient à substituer un système gravitaire passif par un système mécanique. Cette modification implique non seulement les coûts d’installation initiaux, mais aussi des frais récurrents pour l’entretien, la consommation énergétique et les coûts de connexion.
La disponibilité de l’électricité à proximité est un facteur clé de faisabilité, bien que des solutions autonomes existent, mais elles comportent certaines contraintes.
Pour de plus ample information, la section 1.9 du guide Diagnostic et drainage souterrain des terres agricoles du CRAAQ est entièrement dédiée aux stations de pompage pour le drainage agricole.
Station de pompage de drains agricole, activée par flotte de niveau. Dans ce cas, le niveau de l’émissaire ne permettait pas le drainage gravitaire des terres. L’entrée électrique est essentielle pour une telle installation.
Solutions axées sur le drainage - 4. Implantation de zones tampons articifielles
Un autre type d’aménagement est celui des zones tampons humides artificielles (ZTHA) pour intercepter et traiter les eaux issues du drainage de terres agricoles (Figure 1)[1].
Une zone tampon humide artificielle (ZTHA) en milieu agricole est une structure de rétention d’eau, pouvant prendre la forme d’un bassin, d’une mare existante ou d’une zone inondable, avec une profondeur et une hauteur d’eau variables, végétalisée ou non. Ces systèmes incluent à la fois des zones tampons dépourvues de végétation, proches du principe du lagunage, et des zones végétalisées, qui s’apparentent davantage aux milieux humides riverains.
Comme une zone humide naturelle, une ZTHA joue un rôle de régulation hydrologique grâce à son emplacement stratégique dans le bassin versant. C’est cette position qui lui confère sa fonction de « tampon ». Ainsi, la connexion hydrologique de la zone tampon est essentielle : l’eau doit être interceptée, circuler à travers la ZTHA, puis être restituée au cours d’eau après un certain temps de séjour.
Ces dispositifs auto-épurateurs ont été développés, a priori, pour réduire les concentrations et les flux de nitrates et de pesticides dans les eaux de drainage à l’échelle d’un bassin versant (voir notamment Fisher et Acreman, 2004 ; Tournebize et al., 2013).
Figure 1 : Stratégie de réduction de la pollution diffuse d’origine agricole. Adapté de Mitsch et Gosselink, 2000
[1] Tournebize J., et al. Guide technique l’implantation des zones tampons à humides artificielles (ZTHA) pour réduire les transferts de nitrates et de pesticides dans les eaux de drainage Version 3. ONEMA. 2015
Solutions axées sur la morphologie du cours d’eau 1. Cours d'eau à deux niveaux
Il existe dorénavant des alternatives aux entretiens traditionnels : les cours d’eau à deux niveaux.
Le concept de cours d’eau à deux niveaux a été développé pour répondre aux problèmes d’érosion et de sédimentation des petits cours d’eau agricoles en s’inspirant de la morphologie des cours d’eau en milieu naturel[1]. Ils comportent un chenal à l’intérieur (premier niveau) d’une petite plaine inondable végétalisée (deuxième niveau, aussi appelé chenal de crue), figure 1.
Cette configuration vise à concentrer l’eau dans le chenal intérieur et assurer le transport sédimentaire en période de faible débit, tout en permettant l’écoulement dans les limites du cours d’eau en période de crue. Elle permet aussi au chenal de reprendre une sinuosité adaptée, même dans des cas où le tracé d’ensemble du cours d’eau est linéaire.
Figure 1 Comparaison entre un cours d’eau aménagé (A) et un cours d’eau à deux niveaux (B). ©Rivières
[1] Powell et al, 2007
Solutions axées sur la morphologie du cours d’eau 2. Avantages et inconvénients
Avantages
- Réduction du niveau d’eau et de la vitesse lors des crues, entraînant une diminution du potentiel érosif[1]
- Diminution des interventions nécessaires pour l’entretien des cours d’eau, ce qui limite la remise en suspension des sédiments et les perturbations biologiques.[2]
- Amélioration de la qualité de l’eau grâce au stockage des sédiments fins et l’autoépuration des contaminants[3]
- Diversification de l’écoulement, un niveau d’eau soutenu à l’année et l’amélioration générale des conditions de l’habitat du poisson[4]
Inconvénients
- Dans certains cas, perte de superficies cultivables en raison de l’empreinte plus large du cours d’eau (1-3 mètres ou plus).
- Coûts de mise en place en grande partie en raison du coût d’enlèvement des déblais[5].
[1] Kallio et al., 2010
[2] USDA-NRCS, 2007
[3] Mahl et al., 2015
[4] Gravel, 2021
[5] Paradis, A., Biron, P.M. (2017)
Solutions axées sur la morphologie du cours d’eau 3. Conception
Il existe différentes manières de concevoir un cours d’eau à deux niveaux. Voici une liste non exhaustive des possibilités : d’autres options faisant usage des phytotechnologies et de remblai de matériaux sont également possibles.
La figure 1 illustre six options, chacune définie en fonction du mode de réalisation de l’intervention.
Figure 1 Création de cours d’eau à deux niveaux par différentes techniques. ©Rivières
Solutions axées sur la morphologie du cours d’eau 4. Applicabilité
L’utilisation de ces techniques dépend de plusieurs facteurs notamment économiques, techniques, environnementaux et administratifs – voir figure 2.
- Entretien conventionnel dans un cours d’eau élargi
Les dimensions du curage respectent les plans d’aménagement (MAPAQ) : c’est l’élargissement du cours d’eau et la présence de vestiges sédimentaires sur les côtés qui créent la structure à deux niveaux.
- Curage central
Le curage central consiste à excaver uniquement le centre du dépôt d’accumulation. Afin de concentrer les débits d’étiage, la largeur excavée est typiquement plus étroite que celle spécifiée par les plans d’aménagement. Les dimensions de ce curage sont plutôt déterminées par différentes méthodes d’analyse (empirique ou analytique).
- Curage d’une morphologie à deux niveaux
Cette technique consiste à creuser le dépôt accumulé de façon à redéfinir une morphologie à deux niveaux. Les dimensions, largeur & profondeur, sont déterminées par différentes méthodes, empiriques ou analytiques. La largeur du deuxième niveau doit typiquement correspondre à 1-2 fois la largeur du chenal d’écoulement (Powell et al, 2007). Il s’agit d’une approche invasive qui remanie la totalité de la section d’écoulement. Il faudra alors prévoir des méthodes préventives contre l’érosion.
- Excavation de plaines inondables
La création d’un cours d’eau à deux niveaux par excavation de plaine consiste à diriger l’excavation sur les rives seulement. Il s’agit d’une approche qui préserve le littoral, où les dépôts s’étant accumulés peuvent rester. L’augmentation de la capacité hydraulique du chenal d’écoulement s’obtient en élargissant les côtés du chenal d’écoulement (deux côtés, ou un seul côté).
- Aménagement de banquettes
En présence de dépôts instables et peu cohésifs, il peut être envisagé de le remplacer par des matériaux granulaires, permettant de reproduire une morphologie à deux niveaux.
- Cours d’eau auto-formé
Des banquettes peuvent se former naturellement, au fil du temps, en raison de l’accumulation de matériaux, contribuant ainsi à la stabilité du cours d’eau.
Figure 2 Synthèse des facteurs économiques, techniques, environnementaux et administratifs en fonction des techniques pour la réalisation de cours d’eau à deux niveaux. ©Rivières
