Inżynieria rzeczna to zaplanowana interwencja człowieka w charakterystykę rzeki w celu osiągnięcia zysku. Inżynieria rzeczna to dział hydrauliki, który zajmuje się zagospodarowaniem, regulacją i eksploatacją cieków wodnych oraz zapobieganiem szkodom powodziowym poprzez ochronę przeciwpowodziową . Możemy również przytoczyć modyfikację przebiegu cieków wodnych czy wysychanie terenów podmokłych . Rodzaj zabudowy różni się w zależności od pożądanego celu i danego cieku wodnego.
Powyżej rzek rozwój rzeki rozumiany jest jako powstrzymywanie i zarządzanie potokami za pomocą progów , nierównych ramp lub zapór . Dalej w dół rzeki inżynieria rzeczna dotyczy cieków wodnych o większych rozmiarach i przepływie. Główne interwencje polegają na materializacji mniejszych i większych łóżek. Aby ograniczyć przestrzeń rzek i zyskać tereny budowlane lub rolnicze, często dodatkowo wykorzystywano linearyzację rzek poprzez eliminację meandrów i przestrzeni ruchowej.
Od końca XX wieku inżynieria rzeczna zaczęła integrować kwestie środowiskowe, a część projektów inżynierii rzecznej jest obecnie poświęcona wyłącznie odtwarzaniu lub ochronie siedlisk przyrodniczych oraz ekologicznych funkcji rzek i środowisk wodnych. Z tej perspektywy inżynieria rzeczna ma na celu naprawę degradacji poprzez uwzględnienie geomorfologii rzeki w rozwoju rzek. Przez geomorfologię fluwialną rozumiemy dynamikę rzek , czyli sposób, w jaki zmieniają się one w czasie. Geomorfologia rzeczna obejmuje szereg dziedzin, w tym hydraulikę powierzchniową , transport ciał stałych , hydrologię , geologię i ekologię lasów łęgowych czy ekologię łęgów w Quebecu.
Jeśli chodzi o dowody historyczne, ludzie zmienili naturalny bieg rzek, aby zarządzać zasobami wodnymi, chronić się przed powodziami lub tworzyć przejścia wzdłuż lub w poprzek rzek.
Związek z rzekami pierwszych cywilizacji jest często fundamentalny. O czym świadczy niemal powszechność legend powodziowych na całym świecie. Inżynieria rzeczna, umożliwiając odwadnianie, ochronę i nawadnianie, umożliwiła osiedlenie się ludzi i narodziny cywilizacji. W Chinach sposób kontrolowania rzek poprzez wznoszenie grobli lub kopanie kanałów może być podstawą taoistycznych i konfucjańskich prądów myślowych . Różne „filozofie” inżynierii rzecznej były wówczas postrzegane jako sposób na stworzenie krajobrazowego owocu natury i pracy człowieka albo przez przymus, albo przez sugestię, i przez analogię, sposób zarządzania królestwem powinien wywodzić się z tych samych nurtów myśl.
Pojawienie się sedentaryzacji i rolnictwa oraz wprowadzenie mężczyzn wzdłuż dróg wodnych spowodowało pojawienie się potrzeby rozwoju dróg wodnych. Zastosowanie sztucznego nawadniania w dolnej Mezopotamii około 3000 roku p.n.e. AD jest atestowany. Później w Babilonie wykopano duży kanał, który zaopatrywał sumeryjskie miasta około 1800 r . p.n.e. Pne Niektóre starożytne pisma odnalezione wspominały również o budowie wałów w celu ochrony gruntów rolnych przed erozją, a także zbiorników zasilanych wodą rzeczną. Od 2000 pne. J. - C. uczestniczy w pojawieniu się inżynierii rzecznej i realizacji ważnych prac zabezpieczających przed powodziami. Stworzenie młynów wodnych na rzece wykorzystania energii wydaje się zaczęły wokół II th century BC. AD w starożytnej Grecji . Starożytny Rzym widzi wiele skomplikowanych systemów budowy i nawadniania i zaopatrzenia w wodę .
Channelingu rzek i osuszanie terenów podmokłych od średniowiecza oraz z bardziej intensywnie w XIX th century pozwoliło z jednej strony stosowanie dużych obszarach, które wcześniej były nie do użytku, a także umożliwił zanik malarii w rozległych regionach, zwłaszcza w Europie .
Wielkość rzeki, poza wpływem pływów na wybrzeże, jest proporcjonalna do zasięgu jej zlewni i ilości opadów faktycznie przyczyniających się do przepływu strumienia w zależności od przepuszczalności gleb.
Dorzecze Missisipi jest najważniejszym działem wodnym w Stanach Zjednoczonych.
Aby zagwarantować stabilność koryta rzeki i uniknąć nadmiernej erozji gleby lub poszerzenia koryta rzeki, należy zapewnić ciągłość dynamicznego i zrównoważonego transportu ciał stałych , a w razie potrzeby aktywnie kompensować go przez ekstrakcję nadmiaru osadu lub dodanie materiałów w rzeka o zbyt dużym deficycie stałego transportu. Pojawienie się zjawiska erozji regresywnej lub postępującej może spowodować niezwykle znaczne szkody poprzez zatopienie koryta rzeki, destabilizacji mogą ulec wszystkie brzegi i budynki. Koryto rzeki może być sztucznie unieruchomione za pomocą jazów, zapór itp. Erozja jest zjawiskiem naturalnym, znaczna erozja regresywna może wystąpić np. podczas wycinania meandra . Tak często powstają wodospady .
Często konieczne jest naprawienie koryta strumienia w przestrzeni. Na przykład podczas budowy mostu należy zadbać o to, aby ciek wodny nie omijał konstrukcji.
Te dzieła sztuki , takie jak mosty nad rzekami muszą być chronione przed zagrożeniami rzeki. Zagrożenia te obejmują m.in. ryzyko zatorów pod mostem, ryzyko zalania, ryzyko związane np. z erozją i czyszczeniem filarów.
Jednym z głównych celów inżynierii rzecznej jest ochrona przeciwpowodziowa. Istnieją różne strategie inżynieryjne kontrolowania powodzi. Pierwszą strategią może być zwiększenie przepustowości rzeki poprzez budowę wałów, ponowną kalibrację lub zatopienie koryta. Druga metoda ma na celu zatrzymanie części wody poprzez tworzenie grzbietów rozlewowych umożliwiających odprowadzenie przelewu w celu ochrony dolnego odcinka rzeki. Nadwyżki wody zalewają tereny przeznaczone do tego celu, na których mogą wystąpić niewielkie szkody. W tym celu można zarezerwować miejsca w pobliżu cieków wodnych. Możliwe jest tworzenie polderów za wałami, zbiornikami retencyjnymi, terenami zalewowymi , terenami podmokłymi, kanałami odprowadzającymi itp.
W niektórych krajach północnych lub górzystych lód na powierzchni wody może wymagać specjalnych rozwiązań, aby go rozbić, na przykład w momencie przybycia przelewu lub pod mostem, aby zapobiec jego gromadzeniu się i powodowaniu szkód.
Niektóre drogi wodne można uczynić żeglownymi poprzez zatopienie koryta lub zwiększenie przepływu poprzez tłumienie wodospadów za pomocą śluz . Środki dostępne dla inżynierów to zapory, ostrogi , progi i śluzy. Budowa cyrkulacyjnych dróg wodnych, takich jak kanały, jest również jednym z obszarów specjalizacji inżynierów gospodarki rzecznej. Te sztuczne kanały są zasilane wodą z rzeki za pomocą konkretnych prac dywersyjnych.
Rivers zapewnienia wody pitnej dla miast, przemysłu na przykład elektrownie jądrowe , pozwalają nawadniania dla rolnictwa . Zaopatrzenie w wodę pitną można uzyskać poprzez pompowanie i ewentualnie uzdatnianie wody rzecznej. Woda może być pompowana bezpośrednio do rzeki lub za pomocą studni wierconych w bezpośrednim sąsiedztwie brzegów lub poprzez dreny wydrążone pod korytem rzeki. W tym przypadku ważne jest zapewnienie wystarczającego przepływu w korycie cieku wodnego, aby zapewnić zaopatrzenie miast w wodę. Inżynier rzeczny musi również zadbać o to, aby koryto rzeki nie groziło przekształceniami przestrzennymi i unieruchomieniem instalacji pompowych. Wśród dziedzin specjalizacji z zakresu inżynierii rzecznej możemy wymienić konstrukcje retencyjne, które gwarantują określony poziom wody w ciekach, aby umożliwić stałą odpływ. Tamy lub jazy służą do utrzymania poziomu wody w rzece. Budowa zapór zbiornikowych, takich jak zapory powyżej Sekwany, to przykłady imponującej inżynierii rzecznej. Umożliwiają zagwarantowanie minimalnych przepływów w celu zaopatrzenia w wodę pitną miast położonych w górę rzeki i jednocześnie chronią je przed powodziami (np. zapory na Sekwanie ). Budowa zapór do produkcji hydroelektrowni jest również częścią inżynierii rzecznej.
Z drugiej strony rzeki umożliwiają sanitację miast. Służą do odprowadzania wody uzdatnionej przez oczyszczalnie ścieków . Rzeki umożliwiają odprowadzanie wody drenażowej w celu wysuszenia terenów podmokłych, aby umożliwić ich uprawę lub na przykład ograniczyć populacje komarów .
Pod koniec XX th century wizja rzekach stopniowo ewoluowała. Podczas gdy wcześniej dominowały kwestie ekonomiczne i bezpieczeństwa, paradygmat ten doprowadził do kanalizacji, sztuczności i zakopania bardzo wielu strumieni i rzek, powoli nabierało znaczenia funkcjonowanie i równowaga ekologiczna. Dziś renaturyzacja cieków wodnych to temat, który jest coraz bardziej aktualny, zwłaszcza w Europie. Rola przestrzeni mobilności, terenów podmokłych, równin zalewowych w ochronie przeciwpowodziowej i bioróżnorodności jest obecnie znana. Dzisiaj rozwój rzek nie ma już na celu ich linearyzacji, ale wręcz przeciwnie, inżynieria rzeczna pracuje nad przywróceniem ich przestrzeni ruchowej, aby umożliwić ponowne pojawienie się rozlewisk, meandrów, stojących terenów podmokłych. Ma również na celu przywrócenie i rewitalizację naturalnego transportu ciał stałych oraz odnowę środowisk wodnych. Odnowione tereny podmokłe mają również zdolność oczyszczania, której nie mają zaporowe lub wybetonowane rzeki. Inżynieria rzeczna musi uwzględniać cechy roślinności i wybierać najbardziej odpowiednie gatunki zgodnie z planowanymi strefami implantacji. Na przykład odpowiednio dobrany las łęgowy stabilizuje brzegi.
Inżynieria rzeczna jest czasami wykorzystywana w systemach obronnych twierdz, takich jak tama Vauban w Strasburgu . Rzeki były również używane jako środek zniszczenia. Na przykład w 689 pne. AD , przez asyryjskiego króla Sennacheryba, który za pomocą ramienia Eufratu zniszczył Babilon przez zalanie go.
Inżynieria rzeczna wykorzystuje obliczenia hydrauliczne i hydrologiczne . Inżynier musi oszacować przepływy powodziowe, prędkości przepływu, energię cieku i ogólniej hydraulikę swobodnej powierzchni . Inżynier musi wziąć pod uwagę solidną zdolność transportową cieku, aby móc zwymiarować i skutecznie zabezpieczyć brzegi, konstrukcje zainstalowane w korycie rzeki oraz samą rzekę. Celem jest ograniczenie erozji lub odwrotnie, nadmiernie dużych złóż. W tym celu inżynier dysponuje różnymi narzędziami i technikami. Przez długi czas do wymiarowania konstrukcji używano zredukowanych modeli. Obecnie inżynieria rzeczna coraz częściej wykorzystuje mniej lub bardziej złożone symulacje numeryczne, w zależności od potrzeb.
W zależności od pożądanych celów można zastosować różne techniki budowlane, od konstrukcji żelbetowych po skały skalne, w tym inżynierię instalacji.
W zabudowie rzek powszechne jest wykorzystywanie faszyn do stabilizacji nasypów brzegowych. Stosowanie gabionów (metalowych kryjówek zatrzymujących skały) nie jest rzadkością. Możemy również wymienić grodzice , geowłókniny , chodniki, narzuty , okładziny wałów itp.