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Tout près de St. Louis, dans le sud-ouest de l’Illinois, une crise sévissait. Le 15 août 2007, la Federal Emergency Management Agency (FEMA) a annoncé vouloir retirer l’accréditation de conformité accordée aux systèmes de digues qui protégeaient la plaine inondable du Mississippi (région des American Bottoms). Cette décision risquait d’avoir de lourdes conséquences économiques et financières tant pour les entreprises que pour les résidents. « Elle allait avoir une incidence sur la manière dont les bâtiments seraient construits et sur la prime d’assurance des résidents et des entreprises », se rappelle Charles (Chuck) Etwert, superviseur en chef de la construction et des travaux au sein du Southwestern Illinois Flood Prevention District Council. « C’était toute une histoire. »

Dans les faits, c’était bien plus que toute une histoire; c’était une catastrophe potentielle. Les digues protègent la plaine inondable, une région de 450.66 km2 de grande importance d’un point de vue économique et historique. Celle-ci compte plus de 156 000 résidents et plus de 4 000 entreprises employant 56 000 personnes, ainsi que des installations de fabrication qui ont une portée nationale. Sa vaste infrastructure de transport multimodal positionne la région comme un centre essentiel pour le commerce et les industries d’avenir. De plus, cette zone comprend les Cahokia Mounds, un site classé au Patrimoine mondial de l’UNESCO. Il s’agit de la plus vaste et complexe cité autochtone précolombienne au nord du Mexique – un lieu culturel et spirituel essentiel pour les peuples du Mississippi.

Le retrait de l’accréditation laissait planer de graves répercussions qui se feraient sentir rapidement : les primes d’assurance contre les inondations allaient exploser. On estimait les coûts à plus de 20 M$ pour les particuliers et les petites entreprises, et à 30 M$ pour les grandes entreprises. La valeur des propriétés risquait de s’effondrer et l’adoption de nouveaux règlements applicables aux bâtiments entraînerait des coûts exorbitants. Plus important encore, sans digues accréditées, le risque d’inondations catastrophiques planait. Les estimations de dommages potentiels se chiffraient à des dizaines de milliards, menaçant la stabilité et la prospérité de toute la région. Il fallait agir d’urgence.

Achevé des années plus tôt que prévu
+ 20
D’économies réalisées
+ 10 M$
Région protégée
450 km² 

Protéger l’héritage : contenir le grand Mississippi

Les premières digues de la plaine inondable du Mississippi ont été construites vers la fin du XIXe siècle et le début du XXe siècle par des propriétaires fonciers locaux et des districts de drainage pour protéger les terres agricoles et les petits établissements contre les inondations saisonnières. Ces premières structures étaient rudimentaires et n’offraient souvent aucune protection lors d’inondations majeures. La grande crue dévastatrice de 1927 a d’ailleurs montré la nécessité d’avoir une meilleure protection contre les inondations. Le gouvernement fédéral, en vertu de la Flood Control Act de 1928 (et des lois subséquentes sur le contrôle des inondations), a donc demandé au U.S. Army Corps of Engineers (USACE) de construire et d’améliorer les systèmes de digues dans le bassin du fleuve Mississippi.

Cet effort a mené à la construction d’un système de digues de 105 km protégeant la région métropolitaine de l’est de St. Louis, composée de cinq systèmes de digues distincts englobant les comtés de Madison, St. Clair et Monroe dans le sud-ouest de l’Illinois. Ces digues ont permis de contenir la grande crue de 1993, preuve de leur résilience, mais elles doivent être régulièrement évaluées et améliorées.

 

C’est dans le cadre de ce processus d’évaluation en continu qu’est née la crise de 2007. Après avoir évalué le système, l’USACE a indiqué avoir une « confiance réduite » dans la capacité de protection des digues contre une crue centennale. À partir de ces conclusions, la FEMA a annoncé que les digues ne répondaient plus aux normes d’accréditation fédérales. Une grande partie de la région métropolitaine est de St. Louis a donc été reclassée comme plaine inondable non protégée.

Ainsi, le problème ne relevait pas d’une négligence ou d’une détérioration soudaine des digues, mais plutôt d’un changement dans les normes techniques et les méthodes d’évaluation des risques. Afin de respecter les exigences d’accréditation de la FEMA, l’USACE a recommandé la mise à niveau et le remplacement du système de digues, un immense projet qui devait prendre plusieurs dizaines d’années et coûterait des centaines de millions de dollars. La région était confrontée à un choix très difficile : agir rapidement pour rétablir la confiance dans son système de protection contre les inondations ou courir le risque de subir des dommages économiques et matériels importants.
 

Concilier expertise, innovation et confiance

Conscients de l’urgence de la situation, l’État de l’Illinois et les trois comtés touchés ont agi rapidement. En juillet 2009, ils ont mis sur pied le Southwestern Illinois Flood Prevention District (FPD) Council afin d’obtenir des fonds et de gérer la réparation et la reconstruction du système de digues. Une nouvelle législation a permis de fournir des capitaux, mais l’expertise en ingénierie était essentielle pour repérer et résoudre les problèmes tout en garantissant que les digues répondraient aux normes rigoureuses de protection contre les inondations de la FEMA, et ce, dans des délais très courts.

Restaurer la confiance dans le système de digues n’était pas une mince affaire. Il fallait une équipe multidisciplinaire spécialisée, capable de relever des défis complexes alliant ingénierie, réglementation et logistique, et connaissant bien les réglementations de la FEMA et de l’USACE. Nous avons finalement remporté le mandat, mais l’obtention du contrat fut loin d’être simple.

« Le processus d’obtention du mandat comportait plusieurs facettes », explique Jon Omvig, vice-président principal de WSP aux États-Unis et gestionnaire du projet de digues dans le sud-ouest de l’Illinois. « Nous avons d’abord été embauchés (par le FPD Council) pour évaluer le devis estimatif développé par l’USACE. Bien que le conseil ait apprécié le travail que nous avions réalisé et avait confiance dans notre analyse préliminaire, il savait qu’un projet de cette envergure nécessiterait un processus de sélection concurrentiel. » Un concours de design a donc été lancé et trois firmes d’ingénierie ont été invitées à préparer un plan, un échéancier et un devis estimatif en vue de rétablir l’accréditation des digues.

Après avoir évalué le devis estimatif de l’USACE et avant le concours de design, nous avons effectué un examen approfondi des digues en fonction des critères de la FEMA. Pendant le concours, notre équipe a donné la priorité à l’utilisation maximale des infrastructures existantes afin d’assurer à la fois la rentabilité et le niveau de protection contre les inondations requis par la FEMA, avec un budget raisonnable. Nous avons également proposé un calendrier accéléré pour commencer la construction avant la fin de l’acquisition des terrains. Ce risque calculé visait à obtenir l’accréditation de la FEMA avant que les digues ne soient reclassées. Après avoir été sélectionnés pour concevoir les améliorations, nous avons axé notre travail sur les lacunes relevées lors de l’examen. Ces informations se sont avérées essentielles pour déterminer les corrections nécessaires afin de répondre aux normes de la FEMA.

Ces facteurs ont été déterminants pour gagner la confiance du conseil, mais le succès de notre équipe a dépassé le cadre des capacités techniques. « Nous avions l’expertise technique, explique Jon Omvig. Mais la clé de notre réussite a été notre compréhension des nuances entre la FEMA et l’USACE, qui nous a permis de combler le fossé entre leurs réglementations similaires, mais distinctes. »

Fonctionnement des digues et défi des infiltrations

Les digues sont des endiguements conçus pour protéger les zones de basse altitude contre les inondations, en agissant comme des barrières retenant la montée des eaux. Elles sont généralement construites à partir de sols compactés, d’argile ou de matériaux techniques, et sont renforcées par des dispositifs de drainage, comme des puits drainants et des digues anti-infiltration, afin de gérer la pression de l’eau et de prévenir les défaillances.

L’un des plus grands problèmes des digues sont les infiltrations. Lorsque l’eau s’infiltre, cela affaiblit potentiellement l’intégrité de tout le système. L’eau peut s’infiltrer de deux façons.

  • On parle d’infiltration latérale lorsque l’eau s’écoule horizontalement à travers la digue, causant l’érosion des matériaux et une instabilité interne.
  • Ou encore, une infiltration à travers les fondations survient lorsque l’eau s’écoule sous la digue, par des couches de sol perméables, créant de la pression qui peut entraîner des cratères de renard, un signe de défaillance potentielle des digues.

Si elles ne sont pas corrigées, les infiltrations excessives peuvent compromettre la stabilité des digues et entraîner de l’érosion, l’affaiblissement des structures, voire des problèmes catastrophiques. Une protection efficace contre les inondations nécessite des solutions techniques soigneusement pensées, comme des puits drainants, des digues anti-infiltration et des écrans parafouilles, afin de contrôler le mouvement de l’eau et d’assurer l’intégrité de la digue.

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Consolider les acquis : notre rôle dans l’amélioration des digues du sud-ouest de l’Illinois

Nous avons joué un rôle important dans le projet de digues du sud-ouest de l’Illinois. Nos services d’ingénierie spécialisée et de gestion de la construction ont contribué à améliorer la résilience de la région face aux inondations et à obtenir l’accréditation de la FEMA. Nos contributions comprenaient :

Évaluations géotechniques et structurelles

Nous avons mené de vastes études du sous-sol, y compris des forages du sol et des essais géotechniques, afin d’évaluer la stabilité des fondations et les risques d’infiltrations. Ces données nous ont permis de prendre des décisions cruciales concernant l’atténuation des infiltrations, l’emplacement des puits drainants et la conception des digues anti-infiltration. En réalisant des évaluations structurelles des composants des digues, comme les murs d’endiguement, les ponceaux et les bouchures, nous avons pu nous assurer qu’ils répondaient aux normes de sécurité modernes.

Amélioration de la stabilité et de la protection contre les infiltrations

La gestion des risques d’infiltrations latérales et à travers les fondations était un volet central. Notre équipe a conçu et optimisé des puits drainants pour améliorer l’efficacité du drainage tout en réduisant les coûts de construction de nouveaux éléments. Elle a également mis en œuvre des solutions hybrides contre les infiltrations. L’intégration de puits drainants aux digues anti-infiltrations positionnées stratégiquement a amélioré la performance tout en réduisant les coûts des matériaux et de l’excavation.

Modélisation hydraulique et hydrologique

Nous avons mené des études hydrologiques et hydrauliques pour évaluer les conséquences sur les plaines inondables, les conditions de drainage internes et l’importance des précipitations. Il fallait notamment modéliser la manière dont l’eau s’écoulerait dans le système de digues en cas d’inondations extrêmes et optimiser la capacité de la station de pompage et des structures de drainage pour gérer les inondations prolongées.

Ingénierie à valeur ajoutée et optimisation des coûts

Afin de garantir la rentabilité du projet sans compromettre la sécurité, nous avons utilisé des techniques avancées de modélisation 3D pour affiner les plans d’exécution, réduisant ainsi au minimum les travaux d’excavation et l’utilisation de matériaux. En tirant parti des infrastructures existantes autant que possible, nous avons aidé le FPD Council à réduire considérablement les coûts du projet tout en réalisant les améliorations nécessaires.

Soutien à la construction et assurance de la qualité

Nous avons également assuré la supervision et le soutien technique tout au long de la construction, en veillant à ce que les travaux respectent les normes de la FEMA et de l’USACE. Nous avons aidé à la coordination des entrepreneurs, aux essais de matériaux et à la vérification de la conformité afin de garantir que chaque amélioration réponde aux exigences rigoureuses en matière de protection contre les inondations.

Analyse approfondie : l’excellence technique en ingénierie des digues sous quatre angles

Dans le cadre de cet important projet, notre équipe a fourni une vaste gamme de services liés au système complexe de digues du sud-ouest de l’Illinois. Cependant, quatre aspects clés mettent en lumière notre excellence technique et nos solutions novatrices. Nous vous invitons à les explorer plus en détail et à découvrir comment nos services avancés ont eu une incidence importante.

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Études et analyses avancées

Découvrez comment nous avons exploité une technologie de pointe pour améliorer la caractérisation, permettant ainsi une approche de conception plus précise et efficace.

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Utilisation de puits drainants existants

Voyez notre approche innovante visant à réutiliser les puits drainants en douves de bois tout en répondant aux normes de performance actuelles.

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Évaluation des stations de pompage

Apprenez-en plus sur la manière dont nos équipes ont optimisé l’infrastructure existante des stations de pompage, afin d’éliminer le besoin de construction et d’améliorer l’efficacité.

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Faits saillants sur la construction

Découvrez deux projets de construction révolutionnaires dans le cadre desquels nous avons repoussé les limites de l’ingénierie et réalisé des gains de temps et d’argent.

Certifiées, sécurisées et achevées plusieurs décennies avant l’échéance

Les travaux de réfection des systèmes de digues du sud-ouest de l’Illinois ont été achevés en février 2018, préparant le terrain pour leur certification par la FEMA. Notre approche stratégique, qui consistait à privilégier la rentabilité et à tirer parti des infrastructures existantes, a permis au Southwestern Illinois Flood Prevention District d’obtenir son accréditation avant la date planifiée et sous le budget prévu.

Grâce à une caractérisation complète des structures existantes et des conditions souterraines, nos équipes ont fourni des évaluations approfondies qui ont permis d’apporter des améliorations ciblées. En intégrant l’optimisation de la conception et l’ingénierie à valeur ajoutée, nous avons fourni des solutions sur mesure pour chaque segment de la digue, garantissant ainsi la résilience sans coûts inutiles. Le résultat : un système de digues entièrement accrédité pour un coût total de construction d’environ 75 M$, bien en dessous des estimations initiales qui atteignaient des centaines de millions de dollars. Plus impressionnant encore, le projet a été achevé plusieurs décennies avant les prévisions initiales. Cette réalisation a non seulement permis de protéger des infrastructures essentielles, mais aussi de restaurer la confiance dans les défenses contre les inondations de la région.

Le test ultime : l’inondation de 2019

Le 8 juin 2019, le niveau des eaux du Mississippi à St. Louis a monté à 14,58 m, atteignant les niveaux de la crue centennale. Pour aggraver encore la situation, cette inondation a été la plus longue jamais enregistrée. Cet événement historique s’est produit juste après l’achèvement des améliorations apportées aux digues, qui ont été construites précisément pour ce genre d’inondation.

« J’étais là pendant l’inondation de 2019 », se rappelle Mary Knopf, ingénieure en géotechnique principale. « C’est le grand Mississippi comme disent les gens, et il ressemblait presque à un océan. Je me suis rendue jusqu’au bas de la digue. La seule chose qui se trouvait entre moi et l’océan était la digue. C’était très angoissant. L’eau veut faire bouger la digue. Je repassais les vues en coupe dans ma tête et j’étais reconnaissante pour tous les choix prudents que nous avions faits. »

Mary Knopf avait raison. Malgré les conditions extrêmes, les systèmes de digues du sud-ouest de l’Illinois ont tenu le coup, réagissant exactement comme prévu. Notre équipe et les parties prenantes locales ont réussi à renforcer les défenses contre les inondations de la région, et ce, bien avant l’échéancier prévu. Ces protections essentielles ont rempli leur rôle au moment où elles étaient le plus nécessaires. Grâce à une planification stratégique et à son expertise en ingénierie, notre équipe a fourni une protection essentielle et urgente aux communautés et aux entreprises de la plaine inondable, évitant ainsi une possible catastrophe.

Citation en vedette : « Une fois un projet achevé, on ne peut pas toujours prédire comment il va se comporter. Mais tout s’est passé exactement comme prévu », explique Chuck Etwert à propos des améliorations apportées aux digues.

Un désastre potentiel a été transformé en succès retentissant, protégeant la région pour des années à venir.

Incidences sur la communauté :

  1. Stabilité économique et financière – Le projet a prévenu une catastrophe potentielle qui aurait eu de terribles conséquences économiques et financières tant pour les entreprises que pour les résidents. En obtenant l’accréditation de la FEMA pour les systèmes de digues, le projet a permis d’éviter une flambée des primes d’assurance contre les inondations, une chute de la valeur des propriétés et de nouvelles réglementations coûteuses en matière de construction.
  2. Protection des infrastructures essentielles – Les digues protègent la plaine inondable, une région de 450.66 km2 de grande importance d’un point de vue économique et historique. Celle-ci comprend d’importantes installations de fabrication, une vaste infrastructure de transport multimodal, ainsi que les Cahokia Mounds, un site classé au Patrimoine mondial de l’UNESCO. La réfection des digues a permis de protéger ces actifs essentiels.
  3. Sécurité de la communauté – Le projet visait à écarter le risque d’inondation catastrophique, qui aurait causé des dommages estimés à plusieurs dizaines de milliards de dollars, menaçant la stabilité et la prospérité de toute la région. En améliorant la résilience de la région face aux inondations, le projet a contribué à protéger la communauté.
  4. Économies et échéancier devancé – Le projet a été achevé plus tôt que prévu et en dessous du budget pour un coût total de construction d’environ 75 M$, bien en dessous des estimations initiales qui atteignaient des centaines de millions de dollars. Cette réalisation a non seulement permis de protéger des infrastructures essentielles, mais aussi de restaurer la confiance dans les défenses contre les inondations de la région.
  5. Performance éprouvée en cas d’inondation – Les améliorations apportées aux digues ont été mises à l’épreuve lors des inondations historiques de 2019. Elles ont rempli leurs promesses, évitant une possible catastrophe. Cela a démontré l’efficacité du projet en fournissant une protection essentielle et rapide à la communauté.
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Rencontrez les Visionniers et les Visionnières

Notre équipe de Visionniers et Visionnières a joué un rôle essentiel dans la réussite du projet de digues du sud-ouest de l’Illinois. Nous avons réuni l’expertise de plusieurs disciplines et domaines afin de développer des solutions novatrices et d’assurer la résilience des systèmes de digues. Voici quelques Visionniers et Visionnières qui ont joué un rôle clé dans cette incroyable réalisation.

  • Jon Omvig : vice-président principal de WSP aux États-Unis et gestionnaire du projet de digues dans le sud-ouest de l’Illinois. Le leadership de Jon et sa grande compréhension des réglementations de la FEMA et de l’USACE ont été cruciaux pour combler le fossé entre leurs normes distinctes.
  • Jo Tucker : conseiller technique principal en chef. L’expertise de Jo en ingénierie à valeur ajoutée et en optimisation de la conception a permis d’affiner les plans d’exécution et de réduire les coûts du projet tout en assurant la sécurité.
  • Mary Knopf : ingénieure principale en géotechnique. Les évaluations géotechniques minutieuses réalisées par Mary et ses choix prudents ont permis d’assurer la stabilité du système de digues lors de l’inondation historique de 2019.
  • Randy Cook Jr. : chef adjoint de projet et chef de conception civile : la vaste connaissance de Randy des parties prenantes et des différentes disciplines techniques a contribué à la réussite du projet.

 
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