Bassins de sédimentation et de contrôle du débit

Agdex :	751
Date de publication :	03/91
Commande no.	91-044
Dernière révision :	03/91
Situation :
Rédacteur :	R.P. Stone - Services du génie agricole/MAAARO.

Table des matières

1. Introduction
2. Avantages du réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit
3. Inconvénients du réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit
4. Conception
5. Emplacement des bassins de sédimentation
6. Construction
7. Entretien
8. Personnes ressources

Introduction

Les bassins de sédimentation et de contrôle du débit sont des ouvrages fréquemment réalisés pour empêcher l'érosion des berges et l'érosion en ravins des terres agricoles. Ils arrêtent l'érosion causée par un écoulement concentré mais sont inefficaces contre l'érosion en nappe.

Figure 1. Bassin de sédimentation et de contrôle du débit servant à réduire l'érosion en ravins

Également connus sous le nom de « terrasses en canaux », ces bassins servent en quelque sorte de réservoirs aux eaux de crues pour les petits bassins versants.

Le bassin de sédimentation et de contrôle du débit peut jouer le même rôle qu'une voie d'eau gazonnée dans un système de conservation. Il se compose d'une cuvette ou zone d'accumulation d'eau et d'une risberme de terre. La risberme est construite immédiatement en aval de la cuvette, et sa hauteur est telle que l'eau de ruissellement due à la plus forte tempête pouvant survenir en 10 ans peut s'accumuler dans la cuvette.

Figure 2. Rétention de l'eau et du sol par un bassin de sédimentation et de contrôle du débit. Photo offerte gracieusement par l'U.T.R.C.A.

L'eau de ruissellement s'accumule quelque temps devant la risberme et perd ainsi sa force érosive. Elle est ensuite relâchée lentement par un avaloir surélevé dans un drain souterrain lui-même relié à une sortie adéquate.

Figure 3. Réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit.

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Avantages du réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit

1. En contrôlant le débit de pointe de l'écoulement du bassin versant, on empêche l'érosion des terres situées en aval.
2. La sédimentation de l'eau de ruissellement dans la cuvette diminue la pollution et l'envasement des cours d'eau situés en aval.
3. Le débit de sortie de l'eau accumulée est faible comparé à celui d'un système dépourvu de cuvette; cela permet d'économiser par l'achat de drains de diamètre réduit.
4. Le risque d'obstruction de l'avaloir surélevé est inférieur à celui accusé par les réseaux de drains et de puisards dépourvus de zone d'accumulation car les sédiments se déposent au lieu d'être transportés par l'eau de décharge.

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Inconvénients du réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit

1. Le sol formant le fond de la cuvette est inondé durant une période allant jusqu'à 24 heures après la fin du ruissellement.
2. Un tel ouvrage comporte certains dangers, comme le risque de délavement de la risberme ou de débordement par-dessus son sommet, accidents qui causeraient des dégâts en aval.
3. Travailler avec la machinerie agricole aux alentours des risbermes est difficile et, parfois, impossible.
4. Les risbermes sont vulnérables aux attaques par les rongeurs. Celles à base étroite risquent même de s'effondrer une fois minées.
5. Les réseaux de bassins de sédimentation et de contrôle du débit doivent être soigneusement conçus par des personnes compétentes avant d'être construits.

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Conception

1. Avant de concevoir un réseau de bassins de sédimentation et de contrôle du débit, il faut d'abord étudier le topographie du terrain afin de déterminer l'emplacement des risbermes et les volumes d'accumulation nécessaires. Il faut aussi identifier les types de sols, les caractéristiques du bassin versant et la place de l'exutoire.
2. Après avoir choisi le site des risbermes, il faut tenir compte des facteurs suivants dans la conception de l'ouvrage en question :
3. Le débit de pointe et le volume total de l'eau de ruissellement provenant du bassin versant doivent être déterminés. Pour plus de renseignements sur le sujet, se référer à la fiche technique du MAAARO, Caractéristiques des bassins versants et leur effet sur le débit de pointe.
4. Il est possible de concevoir un bassin de sédimentation et de contrôle du débit pouvant desservir un bassin versant d'une superficie maximale de 20 hectares (50 acres) et dont le volume d'eau accumulée peut atteindre 2800 mètres cubes (100 000 pi³); la profondeur du bassin ne doit pas être supérieure à 2 mètres (7 pi). Si l'une de ces limites est dépassée, il faut changer l'emplacement de la risberme ou concevoir un ouvrage de lutte contre l'érosion complètement différent. En outre, plusieurs bassins peuvent se déverser dans un réseau commun de drains souterrains ou être reliés à un seul système de lutte contre l'érosion en ravins.
5. Le volume de l'accumulation possible est fonction des études topographiques de l'endroit. La hauteur souhaitée de la risberme est calculée à partir des données sur volume d'eau et des sédiments à entreposer. Le système est habituellement conçu pour retenir les sédiments provenant du bassin versant durant 15 ans, en plus de l'eau de ruissellement accumulée en 24 heures consécutives.
6. La dimension du drain de sortie est calculée de manière à assurer l'évacuation du volume maximal d'eau recueillie en 24 heures au plus. Pour d'autres renseignements sur la conception de l'émissaire souterrain, se référer à la publication 29F du MAAARO, Guide de drainage de l'Ontario. La période maximale d'accumulation dépend de la tolérance à l'humidité des plantes cultivées dans la cuvette.
7. Il faut aménager dans la risberme un déversoir d'urgence afin d'évacuer sans problèmes les débits anormalement élevés. Deux types de déversoirs d'urgence sont possibles. Le premier est formé par le nivelage et l'engazonnement du sommet de la risberme de façon que l'eau excédentaire déborde en une mince couche sur toute la longueur de celle-ci; il s'agit du type le plus fréquent. Le second se résume à une encoche pratiquée dans la risberme et s'ouvrant sur un ouvrage tapissé de végétation ou de roches.
8. Dans le cas des réseaux où plus d'un bassin de sédimentation est relié à un drain commun, on doit envisager le risque de refoulement dans un bassin situé en aval et son débordement éventuel par-dessus le sommet de la risberme en raison du fort débit d'eau provenant d'un bassin supérieur. Lorsque le drain souterrain ne restreint pas l'écoulement des bassins situés en amont, il est parfois préférable de ralentir leur évacuation en recouvrant les avaloirs d'une plaque perforée afin de limiter leur débit.

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Emplacement des bassins de sédimentation

La topographie de la région vulnérable à l'érosion doit convenir à l'aménagement de bassins de sédimentation et de contrôle du débit. Il faut construire la risberme à travers la dépression d'un ravin ayant un profil approprié sur les deux côtés, afin d'obtenir la longueur et le volume désirés. Les mêmes exigences valent pour la pente de la cuvette. L'emplacement exact de la risberme dépend de la pente des talus et de la cuvette. De même, l'emplacement exact des risbermes et leur nombre requis sont fonction de la pente du ravin ou de la dépression, ainsi que de la superficie du bassin versant desservi.

Figure 4. De multiples bassins de sédimentation et de contrôle du débit sur un même ravin.

Si les ravins ont une pente raide, on devra rapprocher les risbermes afin d'éviter la formation de rigoles entre elles et pour assurer un volume d'accumulation suffisant devant les risbermes.

Si le ravin comporte plusieurs embranchements (figure 3), on devra peut-être construire des bassins de sédimentation sur chaque embranchement. La complexité du système sera fonction de la superficie du bassin versant desservi par chaque embranchement, des besoins en accumulation, de la possibilité de réaliser ce volume d'accumulation à chaque emplacement et de l'érodabilité du sol compris entre les risbermes.

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Construction

Le sol situé en aval de la risberme doit être drainé souterrainement afin que la cuvette s'égoutte rapidement après l'accumulation de l'eau. Le réseau de drains souterrains doit être entièrement installé avant l'aménagement du bassin de sédimentation et de manière à ne pas entraver le fonctionnement du drain de sortie desservant la cuvette.

Il faut piqueter l'emplacement exact des risbermes à construire. Il faut aussi marquer de piquets les points se trouvant de niveau avec le sommet de la risberme, à chacune de ses extrémités, afin de délimiter la longueur et la hauteur de celle-ci. Installer les drains de sortie depuis le point de décharge jusqu'au(x) bassin(s) de sédimentation. Placer le drain dans la dépression, mais à une distance latérale de 6 à 9 mètres (20-30 pi) de son centre, afin de réduire le risque d'érosion le long de cette ligne. La dimension du tuyau dépend du débit des bassins de sédimentation. Comme le plus souvent l'écoulement se fait sous pression, l'installation doit être soignée afin que le drain souterrain reste bien en place. La prochaine étape concerne la construction de la risberme. Il existe trois types de risbermes :

1. Risberme à base étroite

Elle mesure au moins 1,2 m (4 pi) de largeur au sommet et ses pentes latérales ont un rapport horizontale:verticale de 2:1 (Figure 5). Ce type de risberme est le plus courant et le moins coûteux, car il nécessite peu de matériel.

Figure 5. Risberme à base étroite.

Il est impossible de travailler le sol des pentes avec la machinerie agricole en raison de leur forte inclinaison.

2. Risberme à base large

Comme elle a une base élargie et que ses pentes latérales ont un rapport horizontale:verticale de 8:1, une telle risberme permet aux machines, comme les faucheuses, d'y circuler (Figure 6).

Figure 6. Risberme à base large

Elle est plus coûteuse en raison de la grande quantité de remblai nécessaire.

3. Risberme à pente postérieure raide

Cette risberme est caractérisée par une pente postérieure raide (2:1) et une pente antérieure douce (8:1), comme l'illustre la figure 7.

Figure 7. Risberme à pente postérieure raide.

Elle convient aux bords de routes et de ravins et permet les déplacements de la machinerie agricole sur la face dont la pente est la plus faible. L'arrière est recouvert de végétation en permanence.

La première étape de la construction consiste à enlever le sol de surface à l'endroit où seront aménagés la risberme et le bassin de sédimentation.

Le matériau servant à la construction de la risberme doit être exempt de roches, de pierres, de souches et d'autres débris, et sa teneur en argile doit s'élever à au moins 10 %. Ce matériau peut provenir de l'avant ou de l'arrière de la risberme, ou encore d'une ballastière située ailleurs. Un bélier mécanique suffit au transfert de la terre prise sur les lieux, mais il faut compter sur un autre moyen pour transporter le matériau d'une ballastière éloignée. Le matériau est disposé en couches successives qui sont compactées une à la fois.

Figure 8. Risberme en construction.

La construction étant terminée, on compacte aussi les bords de la risberme.

Il existe deux façons d'incorporer un déversoir d'urgence dans les risbermes :

1. La risberme à crête de niveau et engazonnée comporte un sommet très plat permettant à l'eau de déborder en une mince couche sans causer d'érosion (figure 9).

Figure 9. Débordement de l'eau en une mince couche par-dessus la risberme. Photo offerte gracieusement par l'U.T.R.C.A
.

2. Le déversoir à encoche situé à une extrémité de la risberme et se déversant dans un lit de roches ou de végétation permet le transport de l'eau vers un exutoire adéquat (figure 10).

Figure 10. Déversoir d'urgence à lit de roches situé en extrémité d'une risberme. Photo offerte gracieusement par l'U.T.R.C.A.

Le déversoir d'urgence doit être conçu pour évacuer toute l'eau accumulée au cours de la plus forte tempête pouvant survenir en 25 ans.

L'avaloir perforé et surélevé est installé au point le plus bas du bassin et déporté de côté par rapport à la conduite principale de drain souterrain. Pour réduire l'érosion de la pente antérieure de la risberme, on installe l'avaloir à une distance de 2,4 à 3,0 m (8-10 pi) de sa base. L'avaloir et le drain de sortie doivent être conçus pour évacuer en moins de 24 heures toute l'eau retenue par la risberme. Il est cependant préférable de réduire cette période à 12 heures lorsque la cuvette sert à des cultures comme la tomate, qui sont coûteuses et sensibles à l'humidité. Pour écourter la période d'évacuation, il suffit d'utiliser un avaloir et un drain de sortie de plus grande dimension. Si plusieurs bassins de sédimentation sont reliés un même drain, il faudra peut-être restreindre le débit des avaloirs situés en amont afin qu'ils ne causent pas l'inondation des bassins de sédimentation situés en aval. On y parviendra en recouvrant d'un disque perforé l'avaloir du bassin supérieur ou en évacuant ce dernier dans un drain de faible diamètre.

La dernière étape de la construction consiste à remettre le sol de surface sur la risberme et dans la cuvette, puis à y établir la végétation. Il existe différents mélanges de graines pouvant servir au recouvrement de l'ouvrage. Immédiatement après la construction, il faut ensemencer le terrain et y épandre l'engrais pour favoriser l'implantation rapide d'une végétation abondante. Consulter la fiche technique du MAAARO, L'ensemencement des structures de lutte contre l'érosion, pour plus de renseignements. On peut ajouter un paillis sur le sol fraîchement ensemencé de la risberme et du déversoir pour empêcher l'érosion, conserver l'humidité et, par conséquent, accélérer la germination des semences.

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Entretien

1. Le sol des risbermes à base étroite ne doit pas être travaillé. Il doit rester engazonné en permanence et la végétation doit être fauchée au moins une fois par année.
2. Inspecter régulièrement les risbermes pour déceler toute faille ou tout affaissement, et pour s'assurer que l'avaloir n'est pas obstrué.
3. Réparer sans délai les dommages causés aux risbermes par l'érosion. Réensemencer et fertiliser au besoin.
4. Les dommages éventuels causés par les rongeurs doivent être réparés.
5. Les déversoirs à encoche doivent faire l'objet d'une inspection et d'un entretien réguliers.
6. L'agriculteur doit adopter des pratiques culturales de conservation s'il veut réduire la quantité de sédiments retenus dans le bassin.

Personnes ressources

On peut obtenir de l'aide technique en s'adressant à l'ingénieur du bureau régional du ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de l'Ontario. De plus, dans certaines régions de la province, l'Office de protection de la nature est en mesure de conseiller les agriculteurs dans ce domaine.

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