Embâcle

Les embâcles se produisent lorsque la glace qui dérive en aval d'une rivière s'arrête, par exemple, dans un coude de rivière, lorsqu'elle entre en contact avec le lit de la rivière dans une zone peu profonde ou contre les piliers d'un pont. Cela augmente la résistance à l'écoulement, induisant ainsi une augmentation du niveau d'eau en amont de l'embâcle (appelée remous ). Les embâcles sont donc l'une des principales causes d'inondations en hiver. De plus, lorsque l'embâcle est libéré, selon les conditions dans lesquelles cela se produit, la quantité d'eau retenue derrière l'embâcle peut également entraîner des inondations en aval de l'endroit où l'embâcle s'est produit. Les inondations dues aux embâcles sont généralement moins prévisibles et peuvent également être plus rapides que les inondations en eau libre.

Les embâcles sur les rivières se produisent généralement au printemps lorsque la glace de la rivière commence à se briser , mais peuvent également se produire au début de l'hiver pendant le gel . Le processus de rupture est décrit en trois phases : pré-rupture, dégel et poussée finale. La pré-rupture commence généralement par une augmentation du débit de la rivière au printemps, du niveau de l'eau et des températures, fracturant la glace de la rivière et la séparant du rivage. Les changements de hauteur de la rivière dus aux lâchers de barrages peuvent également affecter la pré-rupture. Pendant la débâcle , la glace dans les zones de rapides est entraînée en aval sous forme de banquise et peut se bloquer sur des sections de glace encore gelées sur des eaux calmes ou contre des structures de la rivière telles que le pont Honeymoon , détruit en 1938 par un embâcle. Les embâcles plus petits peuvent se déloger, s'écouler en aval et former un embâcle plus grand. Pendant la poussée finale , un gros embâcle se délogera et éliminera les embâcles restants, débarrassant la rivière de sa glace en quelques heures. Les embâcles se produisent généralement au printemps, mais ils peuvent aussi se produire à l'approche de l'hiver, lorsque la partie en aval est gelée en premier. Les embâcles dus au gel peuvent être plus importants parce que la glace est plus solide et que les températures continuent de baisser, contrairement à une débâcle printanière où l'environnement se réchauffe, mais ils sont moins susceptibles de libérer soudainement de l'eau.

Trois types d’embâcles naturels peuvent se produire :

1. un embâcle de surface , une seule couche de glace dans un floe sur des eaux calmes ;
2. un embouteillage à canal étroit ou à canal large ; et
3. un embâcle suspendu , une accumulation de glace fluviale dans les zones à courant lent qui ne se produit que pendant la prise des glaces.

Des embâcles se produisent également dans les virages serrés de la rivière, près d'objets construits par l'homme, comme les piliers de pont, et aux confluences .

Dans l' hémisphère nord , les rivières qui coulent vers le nord ont tendance à avoir plus d'embâcles parce que les parties supérieures, plus au sud, fondent en premier et la glace est emportée en aval dans la partie nord encore gelée. Les embâcles présentent trois risques physiques. L'embâcle induit une restriction du débit, soit en raison de l'augmentation du frottement le long de la glace sous la surface, soit en raison d'une diminution de la section transversale du chenal. Les inondations de la rivière Rouge en 2009 et de l'Alaska en 2009 en sont un exemple . Le deuxième type de risque se produit lorsque l'embâcle se brise et qu'une montée soudaine de l'eau traverse les zones inondables en aval de l'embâcle (voir ci-dessous). Une telle montée s'est produite sur le fleuve Saint-Laurent en 1848. Le troisième risque est que l'accumulation de glace et la poussée finale peuvent endommager les structures dans ou à proximité du fleuve et les bateaux sur le fleuve. Les embâcles peuvent éroder le lit du fleuve, causant des dommages ou des avantages aux habitats fauniques et éventuellement des dommages aux structures du fleuve.

Français Une jave est une vague générée dans une rivière lorsqu'un embâcle se brise et libère l'eau qui s'est accumulée derrière lui. Cela se produit lorsque les forces hydrodynamiques en amont de l'embâcle sont suffisantes pour surmonter soit la résistance interne de l'embâcle, soit les forces qui le maintiennent en place. Ces événements peuvent induire une élévation du niveau de l'eau de l'ordre de quelques décimètres par minute, avec des vitesses de 2 à 10 mètres par seconde et une augmentation du débit d'un facteur 2,75. La libération d'embâcles plus gros conduit à un ruissellement de glace , c'est-à-dire à l'écoulement en aval d'un mélange de plaques de glace et de gravats à une vitesse supérieure à l'écoulement normal de la rivière. Au fur et à mesure qu'il se déplace en aval, la jave diminue de hauteur et ralentit en raison des effets de friction (contre le lit de la rivière et les rives) ainsi que de ceux liés à la pente du lit de la rivière. Le front d'onde, ou bord d'attaque, également appelé « précurseur dynamique », s'aplatit ensuite. Il peut s'écouler quelques minutes, voire quelques semaines, avant qu'une rupture ne se produise. Les mécanismes de libération comprennent la mobilisation de la couverture de glace en aval qui maintenait l'embâcle en place, la formation d'un chenal ouvert immédiatement en aval de celui-ci et l'augmentation du débit . Plusieurs seuils connus (niveaux d'eau, débit, taux de débit, résistance latérale, contraintes aux limites et critère de flexion) peuvent fournir une indication du moment où une telle rupture peut se produire.

L’établissement du risque d’inondation par embâcle implique les étapes suivantes :

Il est essentiel de comprendre la formation des embâcles sur les rivières. Les données historiques sur la colocalisation des formations d’embâcles sont également utiles.

Il s'agit de créer des profils de la zone, notamment des profils d'agents et des niveaux d'eau le long de la rivière. L'objectif est de produire une carte des risques pour la zone d'étude.

Le risque est calculé en combinant le danger et la vulnérabilité. Le danger est généralement associé à l'intensité, à l'étendue, à la profondeur et à la probabilité d'une inondation. La vulnérabilité implique l'exposition et la sensibilité de différents types de bâtiments résidentiels et commerciaux dans la zone inondable ou entre les périodes spécifiées d'inondations.

Les dommages sont évalués en termes de dommages structurels et de dommages matériels à différentes profondeurs d'inondation. Une certaine profondeur peut entraîner certains dommages liés à l'exposition.

Le processus implique l'utilisation d'outils logiciels (éventuellement SIG) pour ajouter des couches de données, calculer les profondeurs d'inondation et extrapoler les niveaux d'eau pour les transects jusqu'au centre-ville. Les niveaux d'eau sont obtenus à partir d'un cadre de modélisation stochastique pour le canal d'eau.

Les premiers avertissements d'un embâcle comprennent le recours à des observateurs qualifiés pour surveiller les conditions de rupture et à des détecteurs de mouvement de la glace.

La prévention des embâcles peut être accomplie en

1. affaiblir la glace avant la débâcle en coupant ou en perçant des trous dans la glace;
2. fragiliser la glace en la saupoudrant de sable de couleur foncée ; ou
3. contrôler le moment de la débâcle à l'aide de brise-glaces , de remorqueurs, d'aéroglisseurs ou d'excavatrices amphibies. Cependant, comme on sait que le mouvement des poissons migrateurs est lié à la prise de glace et à la débâcle, toute action sur la débâcle peut avoir une incidence sur la migration des poissons.

Lorsque les inondations menacent les habitations humaines, le blocage peut être éliminé artificiellement. On peut recourir au dynamitage de glace , sauf dans les zones urbaines, ainsi qu'à d'autres moyens mécaniques tels que des équipements d'excavation, ou à des mesures permanentes telles que des structures de contrôle de la glace et le contrôle des inondations . Parfois, des avions militaires ont été utilisés pour bombarder les embâcles de glace avec un succès limité dans le cadre d'un effort pour les éliminer.