Functions of check dams in steep creeks

Fonctions des barrages de correction torrentielle

Guillaume Piton (1) , Simon Carladous (2) , Alain Recking (1) , Jean-Marc Tacnet (1) , Frédéric Liébault (1) , Damien Kuss (3) , Yann Quefféléan (2) , Olivier Marco (2)

1 UR ETGR (ETNA) - Erosion torrentielle neige et avalanches
2 ONF - Office national des forêts
3 ENGEES - École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg

For over 150 years, humans have tried to limit the geomorphic activity of mountain watercourses, and the related damage, using torrent control works. Check dams are likely the most emblematic civil engineering structures used in mountain system soil conservation programs. Modern mountain societies have inherited thousands of these structures built in upland gullies and streams. The expected qualitative effect of check dams on river systems is referred to their function. Check dam function must be clearly understood to help define their effectiveness and decisions concerning their maintenance or new project designs. The next steps concern quantitative assessments of each function on the flood features and propagation of all effects through the sediment cascade. The present understanding of these sometimes old structures’ functions can be complicated because the societal and environmental contexts in which the original structures were built may have changed. To bridge this gap, this paper traces the purposes for which check dams were built, through a detailed analysis of French archives. We first analyze chronologically how each function was theorized and applied in the field. In the nineteenth century, engineers developed a thorough empirical and conceptual knowledge of mountain soil erosion, torrential geomorphology, and sediment transport processes as well as check dam interactions with these natural processes. The second part of this paper synthesizes conceptual descriptions of the check dams’ functions, in the light of more than 150 years of experience. The French experience is compared to other countries’ pioneering works. Finally, the next steps and remaining research challenges toward a comprehensive analysis of check dams’ efficiency in torrent hazard mitigation are presented. This analysis is proposed to remind how, conceptually, check dams may influence geomorphic systems, bearing in mind the knowledge represented in pioneer guidelines and recent works on the subject.

Depuis plus de 150 ans, les hommes utilisent les barrages de correction torrentielle pour essayer de limiter l'activité géomorphologique des cours d'eau de montagne et les dommages induits. Ils sont probablement les ouvrages les plus emblématiques des travaux de lutte contre l'érosion en milieu montagnard. Les sociétés de montagne ont ainsi hérité de milliers de ces ouvrages bâtis dans les ravines et combes des hauts bassins. L'évaluation de l'efficacité d'un ouvrage et du dispositif auquel il appartient, les décisions qui concernent leur maintenance ou la réalisation de nouveaux aménagements nécessitent en premier lieu une compréhension fine des fonctions qu'ils assurent pour avoir un effet sur les phénomènes torrentiels. Les étapes suivantes consistent à évaluer quantitativement l'effet de chacune de ces fonctions sur les caractéristiques des crues et leurs effets combinés. Comprendre les fonctions de ces ouvrages parfois très vieux peut toutefois être compliqué, notamment parce que le contexte socio-environnemental dans lequel les ouvrages ont été bâtis a souvent changé. Cet article retrace, à travers une analyse d'archives françaises, les objectifs variés pour lesquels des barrages de correction torrentielle ont été bâtis. Cet article analyse en premier lieu la chronologie de la définition théorique de chaque fonction et son application sur le terrain. Au XIXe siècle, des ingénieurs ont en effet développé un corpus de connaissances empiriques et conceptuelles très détaillé sur les mécanismes d'érosion, la morphodynamique torrentielle et les processus de transport sédimentaire, ainsi que sur les interactions entre barrages de correction torrentielle et ces processus naturels. La deuxième partie de cet article synthétise les descriptions conceptuelles des fonctions de barrages de correction torrentielle à la lumière de plus de 150 ans d'expérience, ainsi que leurs implications sur les caractéristiques des ouvrages. L'expérience française est ensuite rapidement comparée à celle d'autres nations pionnières dans le domaine de la correction torrentielle. On discute ensuite les prochaines étapes et travaux de recherche à mener, pour développer des analyses complètes de l'efficacité des barrages de correction torrentielle dans les dispositifs de protection contre les risques. Finalement cet article retrace comment, conceptuellement, les barrages de correction torrentielle influencent la morphodynamique des torrents, en gardant à l'esprit les connaissances acquises à la fois dans les guides des pionniers et dans les travaux de recherche plus récents.

Mots clés: Gestion des risques; inondation; érosion/sédimentation; montagne

Domaines: Hydrologie; Ingénierie de l'environnement; Géomorphologie; Construction hydraulique; Risques

Guillaume Piton, Simon Carladous, Alain Recking, Jean-Marc Tacnet, Frédéric Liébault, et al.. Fonctions des barrages de correction torrentielle. Cybergeo : Revue européenne de géographie / European journal of geography, 2019, ⟨10.4000/cybergeo.32190⟩. ⟨hal-02132860⟩