Robert Manning : Un Irlandais agite une plume au 19e siècle et votre rue n’est pas inondée au 21e siècle

— Quel travail dégoûtant…

-Ça pourrait être pire.

-Comme?

-Il pourrait pleuvoir.

(Jeune Frankensteinde Mel Brooks)

Les vertes prairies caractéristiques de l’île d’Émeraude existent parce qu’il pleut beaucoup. Les précipitations sont essentielles à la croissance de ces graminées attrayantes, à la vie en général et également aux inondations. C’est là que l’être humain a trouvé l’un des domaines pour développer son ingéniosité, défier les forces de la nature et dominer l’environnement qui l’entoure, et ce n’est autre que d’essayer de diriger les eaux avec des fossés. Il existe bien sûr d’autres exemples bien plus spectaculaires, comme les grands canaux navigables, les aqueducs soutenu par des arches majestueuses ou de gigantesques canaux souterrains de la taille de tunnels de métro, mais, en fin de compte, tout commence par le dessin prosaïque d’un fossé au bord d’une route.

L’ingénierie hydraulique a été une constante tout au long de l’histoire de l’humanité depuis qu’en tant qu’espèce, nous avons décidé de nous installer dans un lieu et de cesser de nous déplacer d’un endroit à un autre à la recherche de nourriture, d’un climat convivial et de peu d’ennemis. Nous sommes émerveillés par les récits des guides touristiques et les documentaires thématiques qui rendent compte de la précision des Incas, des Romains ou des Nasrides dans l’exécution des pentes et des tronçons pour guider les eaux, même s’il est vrai aussi qu’il y a peu de plus encore. Il faut aussi rappeler que ce qui a survécu jusqu’à nos jours est ce qui a fonctionné (et a été entretenu), car sinon, soit il était démoli parce qu’il était mal conçu, soit il s’effondrait parce qu’en fait il était mal conçu. À de nombreuses reprises, les grandes œuvres étaient le résultat d’essais et d’erreurs.

Au contraire, aujourd’hui les dimensions nécessaires pour transporter une quantité donnée d’eau dans une nappe libre sont projetées avec une précision remarquable. En termes de calcul, peu importe de quel type on se réfère (pour boire ou pour pluie) et cela ne dépend que de quelques facteurs : le débit, la pente et la rugosité du milieu dans lequel on veut le faire circuler. La formule qui relie tous ces concepts et la plus utilisée aujourd’hui, ainsi que le coefficient qui caractérise la rugosité, portent le nom d’un ingénieur irlandais.

Je t’appelle Manning, Robert Manning

Parfois, passer à la postérité est une question de chance. Les circonstances de la vie de Robert Manning, tant sur le plan personnel que professionnel, en sont un exemple clair. Il est né en 1816 dans une famille irlandaise installée en Normandie pour des raisons de travail (son père, Williamfaisait partie du corps expéditionnaire anglais qui combattit Napoléon). Robert a perdu son père dix ans plus tard, sa mère a donc été contrainte de retourner dans son pays d’origine, plus précisément à Waterford, où vivait sa grand-mère maternelle. Son oncle vivait dans cette même maison. John Stephensle frère de sa mère, qui a rapidement établi une relation père-fils étroite avec Robert.

Faisant preuve de sang-froid et d’intuition, Manning passa plusieurs années au service de son oncle John en tant qu’assistant jusqu’à ce qu’au printemps 1846, il se mette à travailler comme assistant. Samuel Roberts, également originaire de Waterford et ami des Stephens. Roberts était l’ingénieur compétent pour les bassins fluviaux Glyde et Dee. Les tâches de l’apprenti Manning allaient de l’exécution de divers calculs à l’élaboration de plans et de croquis pour Roberts. En fin d’année, compte tenu de ses aptitudes, il est promu ingénieur assistant. Il est arrivé par erreur, oui, mais il a été promu grâce à ses propres mérites, donc c’est égalité.

L’orographie de l’Irlande, avec de petites chaînes de montagnes (le point culminant de l’île dépasse à peine mille mètres de hauteur) près de la côte, est semblable à un cendrier, très problématique pour évacuer la pluie. Depuis le début du 19ème siècle Une tentative a été faite pour améliorer les conditions hydrauliques afin de transformer de vastes zones marécageuses en terres arables. Dans le cadre de ces initiatives, en 1842, le décret sur le drainage artériel a été publié, afin de promouvoir, à travers différentes subventions, la réalisation de projets et de travaux d’acheminement des eaux de pluie. Ils se trouvaient dans le bureau de Roberts et Manning lorsque, en 1847, survint le pire moment d’une atroce peste dans les cultures de pommes de terre, période appelée du nom très éloquent de Grande famine, qui décimerait un quart de la population irlandaise (à cause de la mort ou de l’émigration) en seulement cinq ans. La pomme de terre était une culture répandue dans le pays, en partie pour des raisons sociales ou juridiques, mais aussi pratiques : il a été possible d’obtenir plusieurs récoltes annuelles malgré les terres défavorables et mal drainées que nous avons évoquées précédemment. Manning a été envoyé dans l’ouest de l’Irlande, la région la plus touchée par la peste, pour apporter ses connaissances et là, il est pleinement conscient de l’importance de son travail pour l’ensemble de la population.

Fort de cette expérience, il rédige en 1851 une étude dans laquelle il soulève un problème qu’il avait vu dans l’élaboration du décret sur le drainage artériel et qui est bien connu de tous ceux qui se consacrent à la conception basée sur des estimations statistiques : le débit maximum que a été utilisé Pour calculer les pipelines, il s’est basé sur un historique court et très peu fiable. Prophétiquement, dans les années qui ont suivi sa publication, les précipitations et, par conséquent, les crues des rivières, ont battu tous les records enregistrés, parfois même doublé. Et le fait est que les modèles ne sont que des modèles et, bien qu’ils puissent s’appuyer sur des données plus ou moins historiques, ils estiment uniquement des probabilités sur la base de ce qui s’est déjà produit et, par conséquent, il peut toujours y avoir des surprises désagréables.¹.

Au cours des années suivantes, Manning approfondit de plus en plus l’hydrologie, qui devint son domaine professionnel de prédilection, même si pendant un certain temps il se consacra également à d’autres domaines (ports et approvisionnements), car, avec la crise qui suivit le fléau de la pomme de terre, peu de l’argent a été investi dans des études et des travaux hydrauliques. À l’âge de cinquante-sept ans, il devient ingénieur en chef de son district. Quant à la formule qui l’a rendu célèbre, il l’a présentée à l’âge de soixante-treize ans, soit deux avant sa retraite. Beaucoup de choses pourraient être dites sur Manning, comme par exemple qu’il n’est pas un exemple de précocité, mais attention à sa persévérance et à sa ténacité.

La découverte de la formule de Manning repose sur peu de connaissances théoriques. Sur la base de son expérience et d’une série de résultats d’autres essais réalisés par différents auteurs, il a fait la moyenne de sept formules utilisées à l’époque et a recherché la simplicité. C’est-à-dire qu’il a proposé une formule plus simple que celles habituelles de l’époque et mieux adaptée aux mesures réelles. À vrai dire, Manning ne pensait pas faire quelque chose de remarquable ou de nouveau, il se contentait d’être pratique, car il manquait de formation technique avant sa performance professionnelle.

Quoi qu’il en soit, sa formule² Il s’est répandu rapidement parce qu’il était cité dans des traités techniques très populaires à cette époque, mais surtout parce qu’il était simple et précis, ainsi que parce qu’il était étayé par des tableaux très descriptifs de son coefficient de rugosité (il attribuait une valeur à un photographie avec chaque type de finition). Fidèle à l’esprit de son auteur, lentement mais sûrement, en 1961, plus de 70 % des grandes entreprises spécialisées dans les projets hydrauliques utilisaient la formule Manning. Aujourd’hui, l’instruction technique espagnole 5.2-IC Drainage Superficiel indique que c’est la formule qui doit être appliquée pour dimensionner l’évacuation des eaux de pluie. De plus, le programme HEC-RAS³une norme mondiale qui effectue une modélisation hydraulique plus complexe et qui est généralement celle requise par les confédérations hydrographiques pour calculer les crues des rivières, utilise également à la fois la formule et le coefficient de rugosité de Manning dans ses calculs.

Pour ajouter un mais, la formule pourrait être accusée d’une certaine imprécision. La norme de drainage de surface citée ci-dessus indique que le coefficient de rugosité d’un fossé en béton revêtu sur site Sa valeur est comprise entre 0,013 et 0,017. Cela signifie qu’il existe un pourcentage d’incertitude assez élevé. Heureusement, la règle de bonne pratique, dans ce cas et dans tout dimensionnement en général, est de supposer la situation la plus défavorable. C’est-à-dire le bon sens et l’aspect pratique, la philosophie de vie de Robert Manning.

Notes

(1) Un exemple très graphique : au cours des trente années précédentes, la pluviométrie quotidienne maximale en août à Bilbao (qui a un climat très similaire à l’environnement irlandais) était d’environ 63 mm, jusqu’à ce qu’en 1983 elle dépasse 250 mm. quatre fois plus que le maximum enregistré. Depuis, les précipitations journalières maximales n’ont jamais dépassé 70 mm.

(2) La formule en question : V = 1/n × R.2/3 × J.1/2, où V est la vitesse de l’eau ; nle coefficient de rugosité de Manning ; R.le rayon hydraulique (relation entre la surface mouillée UN et le périmètre humide), et J., la pente jusqu’à un. De la relation entre vitesse et débit (Q = V × UN) et en appliquant un peu de géométrie, avec la formule de Manning on peut obtenir la hauteur de la nappe d’eau dans un chenal, un fossé ou un canal en fonction du débit.

(3) HEC-RAS est l’acronyme de Hydrologic Engineering Center/River Analysis System qui, comme vous vous en doutez peut-être, signifie en espagnol Centre d’ingénierie hydrologique/River Analysis System. La particularité de ce programme est qu’il est utilisé par le public depuis sa sortie à la fin des années 1990 par l’armée américaine, son créateur.