Lutte contre l'érosion en ravin

Agdex :	573
Date de publication :	12/96
Commande no.	96-118
Dernière révision :	12/96
Situation :	Non disponible
Rédacteur :	D. Hilborn - génie agricole/MAAARO; R.P. Stone - génie agricole/MAAARO

Table des matières

1. Introduction
2. Causes du ravinement
3. Construction d'une installation de lutte contre le ravinement
4. Installation pour pente faible
5. Installations pour pente forte
6. Construction des ouvrages de lutte contre le ravinement
7. Entretien de l'installation
8. Aide technique

Introduction

Partout en Ontario, mais surtout dans les plaines au sol sablonneux profond, sur les berges des cours d'eau encaissés ou dans les longues vallées inclinées, le problème de l'érosion en ravins se pose avec acuité. De grandes quantités de précieuse terre arable disparaissent chaque année à cause de cette forme d'érosion.

L'érosion en ravins, ou ravinement, est le stade avancé de l'érosion en rigoles où les ruisseaux de surface ont creusé leur lit à tel point que les opérations normales de travail du sol ne suffisent plus à le combler.

Figure 1. Ravinement actif dans une plaine sablonneuse.

Souvent, l'application de bonnes techniques de conservation du sol suffit à prévenir la formation de ravins. Un choix judicieux de cultures et de façons culturales permet d'augmenter la capacité d'absorption du sol et donc de diminuer le ruissellement et de protéger la surface du sol contre l'érosion. L'eau superficielle, comme l'eau des drains souterrains, doit être évacuée hors des champs par un réseau de fossés bien entretenus de manière à ne pas favoriser le ravinement. Il faut aussi aménager des zones tampons aux endroits où le ravinement menace, par exemple en bordure des fossés ouverts ou des dépressions profondes.

«Un point à temps en vaut cent » est un dicton qui garde toute sa valeur quand il est question de prévenir le ravinement. On peut en effet souvent enrayer un grave problème de ravinement si l'on intervient dès son apparition.

Figure 2. Ravinement d'un sol argileux. L'aménagement d'une voie d'eau gazonnée, comme celle montrée sur la Figure 3, a réglé le problème. 

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Causes du ravinement

1) Augmentation du ruissellement en surface (ou sous la surface)

La quantité d'eau de ruissellement peut augmenter par suite de plusieurs circonstances : amélioration des voies de drainage d'amont, évacuation de l'eau qui était retenue dans des zones humides situées en amont (par exemple un marécage ou un bois), l'élargissement du bassin versant ou la modification du programme de façons culturales et de cultures à l'intérieur du bassin versant.

2) Diminution de la résistance des sols à l'érosion

Plusieurs facteurs peuvent affaiblir la résistance des sols à l'érosion : la disparition de la couverture végétale, la dégradation de la structure du sol par suite de pratiques culturales et de cultures inadaptées, la saturation constante causée par des fuites dans les drains souterrains ou le tassement sous les roues de tracteurs.

3) Affouillement et sape du fond du ravin

Le fond du ravin est sujet à un affouillement, ou creusement, sous l'effet de la circulation d'une source abondante, de la saturation constante d'un tronçon du ravin par un étang, ou du pouvoir d'érosion de l'eau qui tombe d'un point élevé, p. ex. d'un champ cultivé dans une voie d'eau érodée. Aussi longtemps que le phénomène dure, le ravin progresse vers l'amont, se creuse et s'élargit.

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Conception d'une installation de lutte contre le ravinement

La conception d'une installation de lutte contre le ravinement comporte trois étapes :

1. L'inspection du ravin pour déceler les causes de l'érosion : Quels changements ont-ils pu se produire qui ont aggravé le problème? Le lit du ravin cache-t-il une source?
2. L'estimation du débit maximal de l'eau se déversant dans le ravin. Ce débit est fonction de la topographie du bassin versant, de sa superficie, de sa végétation, du type de sol et de la capacité du bassin de retenue des eaux. Cette étape fait appel à des compétences techniques.
3. La mesure approximative de la longueur et de la pente du ravin. Une fois muni de ces renseignements, on peut passer au choix de l'installation de lutte contre le ravinement. Il en existe deux types : a) Les installations pour pente faible à moyenne qui font appel à des matériaux déposés au fond de la voie d'eau, à des ouvrages de chute ou à une canalisation souterraine pour amener l'eau en bas d'une dénivellation; b) les installations pour pente raide qui évacuent l'eau vers un exutoire satisfaisant par l'intermédiaire d'un puisard et d'une canalisation souterraine.

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Installation pour pente faible (0-25 %)

1) Voie d'eau gazonnée

Si la pente du ravin est faible (inférieure à 5 %) et le chenal disponible relativement large (plus de 3 mètres), une voie d'eau gazonnée peut évacuer un volume d'eau allant de moyen à abondant (figure 3). Dans un premier temps, l'implantation de la végétation peut donner du fil à retordre. Pour que cette installation donne les résultats attendus, il faut entretenir la végétation, c'est-à-dire, la fertiliser et la faucher régulièrement, et gérer les terres d'amont de manière à prévenir l'envasement de la voie d'eau.

Figure 3. Dans ce champ de maïs, on a mis fin au ravinement en aménageant une voie d'eau tapissée d'un gazon dense.

2) Voie d'eau gazonnée entrecoupée d'ouvrages de chute

Si la pente du chenal est trop forte (5 - 10 %) pour une voie d'eau gazonnée, on peut ramener la pente effective de celle-ci en dessous de la limite supérieure de 5 % en intercalant en certains endroits des ouvrages de chute. Ceux-ci peuvent prendre la forme soit d'un déversoir empierré, soit d'une structure de rupture de pente.
a) Le déversoir empierré
Le déversoir empierré consiste en un empilement de roches, de blocs de béton autobloquants ou reliés par câbles, ou d'autres matériaux, que le courant d'eau concentré doit emprunter pour franchir une descente abrupte (figure 4). Le déversoir empierré s'intègre bien aux voies d'eau gazonnées car il en conserve la forme. Il est indispensable de faire reposer ce genre de structures sur un géotextile (tissu filtrant).

Figure 4. Le déversoir empierré absorbe l'énergie de l'eau en mouvement.

b) Ouvrages de rupture de pente (chutes)
On peut réduire la pente d'écoulement en aménageant en certains points de la voie d'eau des chutes verticales, ou ruptures de pente, pouvant atteindre 1 mètre (3 pieds) (figure 5). En agriculture, on a recours à deux types principaux d'ouvrages de rupture de pente : a) la chute gabionnée; b) la chute en rondins. Il faut toujours doubler ces ouvrages d'un géotextile, un matériau perméable qui empêche le sol de passer à travers les roches ou les rondins et prévient l'affaissement. Pour plus d'information sur les structures d'aménagement des pentes, se référer à la fiche technique no 94-094, Construction de chutes en gabions le long d'un cours d'eau.

Figure 5. La chute en gabions fait franchir à l'eau une dénivellation importante sans provoquer d'érosion.

3) Voie d'eau à fond empierré

Si la pente d'écoulement est de l'ordre de 10 à 25 % sur une longueur importante de la voie d'eau, on peut en stabiliser le fond à l'aide d'un matériau résistant à l'érosion. Les matériaux qui conviennent à cet usage sont le perré (lit de pierres), les matelas en gabions et les blocs de béton autobloquants ou reliés par des câbles. Ces structures doivent reposer sur un géotextile. Un matériau rigide, comme une dalle de béton coulée, n'a pas la propriété d'épouser les mouvements des matériaux du lit du ravin causés par le tassement, le soulèvement par le gel ou même l'érosion. C'est pourquoi le bétonnage des voies d'eau est déconseillé.

Au sortir d'une voie d'eau à fond empierré, la vitesse de l'eau peut être excessive et causer d'autres problèmes d'érosion en aval. Il faut alors prévoir de ralentir le courant à l'aide de gros blocs de roche.

4) Puisard relié à un drain souterrain

On peut évacuer les eaux de ruissellement d'un petit bassin versant en les captant avec une prise d'eau (par exemple une bouche de surface ou un avaloir surélevé) relié à une canalisation souterraine (figure 6). Cette installation convient à la plupart des pentes de ravin; il est cependant conseillé de respecter les pentes minimales et maximales recommandées dans la publication 29F du MAAARO Guide de drainage de l'Ontario. Il est également conseillé d'aménager une berme en argile, légèrement en aval du puisard, qui accumulera l'eau et alimentera donc le puisard à plein débit.

Figure 6. Un puisard surélevé perforé intercepte l'eau superficielle et l'évacue vers un drain souterrain.

Quand la topographie s'y prête, on peut aménager une berme plus haute pour accumuler les eaux de crue pendant un laps de temps pouvant aller jusqu'à 24 heures (figure 7). Dans le cas d'un bassin versant de faible superficie, l'aménagement de ce bassin de retenue de l'eau (et des sédiments) permet de réduire sensiblement le calibre de la canalisation d'évacuation. Ce type d'installation peut répondre aux besoins d'un bassin versant dont la superficie maximale est de 20 hectares (50 acres). Il est crucial de donner des dimensions convenables à cette installation, car toute défaillance risque d'entraîner de graves problèmes d'érosion.

Figure 7. Bassin de retenue des eaux de crue et des sédiments.

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 Installation pour pente forte (supérieure à 25 %)

Quand on a affaire à des ravins à pente raide, les installations à puisard offrent une solution acceptable aux problèmes d'érosion.

On installe habituellement des puisards verticaux aux endroits où les ravins présentent une très forte dénivellation. L'eau se déverse dans le puisard sous forme de courant concentré et s'écoule dans un drain étanche en acier, en plastique ou en béton jusqu'à un exutoire satisfaisant. La plupart des composantes du puisard vertical, si elles sont en acier ou en plastique, peuvent être préfabriquées, ce qui réduit le temps de construction sur place. Il faut compléter cette structure par une berme en argile construite de manière que l'eau de ruissellement s'accumule autour du puisard et s'y engouffre à plein débit (figure 8). On construit la berme de la même façon qu'une digue sauf qu'au lieu de retenir de l'eau, la berme retient la terre. Pour plus d'information à ce sujet, se référer à la fiche technique no 90-097, Puisards.

Figure 8. Installation à puisard et à berme élevée servant à retenir temporairement les eaux de crue.

Les types suivants de puisards s'utilisent couramment en agriculture.

1) Chute à puisard et canalisation horizontale

Cette structure consiste en une conduite verticale reliée à une canalisation horizontale qui achemine l'eau jusqu'à la sortie de drainage selon une pente d'environ 1 % (figure 9). Bien que ce type de structure puisse convenir dans le cas de dénivellations atteignant 3 mètres (10 pieds), il est préférable de limiter la hauteur de la conduite verticale à 1,5 m (5 pieds) pour des raisons de sécurité de construction.

Figure 9. Schéma d'une installation à puisard et canalisation horizontale.

2) Installation à puisard et canalisation coudée (pour dénivellation forte)

Cette installation est semblable à celle décrite ci-dessus à la différence que la conduite verticale mesure environ 5 pieds de haut et que la canalisation, d'abord horizontale, s'incline pour suivre la pente lorsqu'elle atteint le bord du ravin (figure 10). On a recours à cette intallation sur les tronçons de ravin en pente raide où la dénivellation est supérieure à 5 pieds.

Figure 10. Schéma d'une chute à canalisation inclinée avec dispositif de drainage des eaux souterraines.

3) Chute à canalisation inclinée pour dénivellation forte

Ce type de chute se compose d'un seul élément, la canalisation d'évacuation inclinée (figure 11). Ce type de structure est à envisager quand les dénivellations sont supérieures à 1,5 m (5 pieds).

• Puisard surélevé (ou sans grille)
• Berme large stabilisée, résistante aux rongeurs (obligatoire)
• Anneau scellant
• Canalisation inclinée (pente >10 %)
• Structure de décélération (important)

Figure 11. Schéma d'une chute à canalisation inclinée.

4) Puisard relié à un drain souterrain

Dans le cas de bassins versants de petite superficie, on peut faire franchir à l'eau une forte dénivellation en installant un puisard surélevé perforé ou une bouche de surface connectée à une canalisation enterrée. Ce genre d'installation peut convenir à la plupart des dénivellations de ravins à condition toutefois que l'on ne dépasse pas les pentes maximales recommandées dans la publication 29F, Guide de drainage de l'Ontario.

Figure 12. Installation d'un puisard surélevé perforé et d'un drain souterrain.

Le débit des différents types de puisards est fonction des dimensions données aux installations. On peut également aménager plusieurs puisards en un point du ravin si le débit de pointe est élevé.

Pour augmenter la capacité effective d'une structure à puisard, on aménage souvent un bassin servant à retenir les eaux de crue. Ce bassin se remplira d'eau pendant les périodes de pointe et se videra une fois cette période terminée. Quand on installe un bassin de retenue, il est important de prévoir un trop-plein qui laissera passer l'eau le long de la berme si les débits prévus sont dépassés, faute de quoi la solidité de la berme sera compromise.

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Construction des ouvrages de lutte contre le ravinement

Il est important de réaliser avec soin les installations à puisard pour réduire le risque de défaillance future. Toutes les canalisations horizontales doivent être équipées d'anneaux scellants qui empêchent l'eau de se frayer un chenal le long de celles-ci. L'aménagement d'une berme en argile très compactée autour des canalisations est une nécessité absolue.

Si des eaux souterraines semblent contribuer au ravinement, il faut installer aussi un dispositif de drainage (figure 10) pour intercepter cette source souterraine. Le dispositif de drainage est constitué d'une couche de pierres ou d'un tuyau de drainage filtrant qui évacuera l'eau sans entraîner le sol avec elle.

L'installation doit être mise en place à une époque de l'année où l'on ne prévoit pas de débit de pointe. La couverture végétale doit avoir le temps de s'établir sur la voie d'eau. Le choix de plusieurs espèces adaptées à cet usage et une séquence de travaux bien agencés sont d'importance cruciale.

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 Entretien de l'intallation

Il faut inspecter régulièrement toutes les installations de lutte contre l'érosion de manière à détecter toute faiblesse et à y remédier avant qu'un affaissement ne se produise. Liste des points à inspecter et des mesures à prendre :

1. Remettre immédiatement en état toute zone dénudée ou érodée.
2. Enlever tout ce qui bloque ou risque de bloquer l'écoulement de l'eau.
3. Remédier à tout tassement ou glissement des matériaux.
4. Faucher deux fois par an les surfaces gazonnées.
5. Dégager la neige et la glace autour du puisard avant la période de pointe.
6. Inspecter toutes les bermes régulièrement afin de prévenir tout risque d'effondrement

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Aide technique

L'ingénieur agricole du bureau du ministère de l'Agriculture, de l'Alimentation et des Affaires rurales de votre région peut vous donner l'aide technique dont vous avez besoin. Les bureaux régionaux de l'Office de la protection de la nature offrent des conseils techniques et un service de supervision de la construction.

Dans le cas de projets importants impliquant un gros budget et des risques élevés, il est recommandé d'engager les services d'un ingénieur-conseil pour concevoir et superviser les travaux.

 Nous remercions le Secrétariat d'État pour sa contribution financière à la réalisation de la présente fiche technique.

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