Protection contre les inondations et conception d'un barrage // Lien de téléchargement : http://scapognel.com/fTo

Protection contre les inondations et conception d'un barrage

Résumé :

Le présent projet intitulé « protection de la ville d’Ifrane contre les inondations et dimensionnement du barrage Bousraf » s’inscrit dans le cadre de notre travail de fin d’études à l’Ecole Hassania des Travaux Publics, au sein de l’équipe du professeur Said RHOUZLANE qui s’intéresse à l’élaboration d’une loi sur la sécurité des barrages.

Ce travail proposé par le bureau d’étude NOVEC a pour principal objectif de donner des solutions efficaces pour la protection de la ville d’Ifrane contre les inondations et de manière plus précise l’étude du barrage projeté sur l’oued Bousraf, responsable de nombreuses inondations qu’a connues la ville. Raison pour laquelle, la majeure partie de ce rapport est consacrée à ce barrage.

Dans le but d’affiner cette étude, on a fait une visite du site dans la province d’Ifrane et de l’agence du bassin hydraulique de Sebou située à Fès avec M. RHOUZLANE. Voir annexe11.

Afin de réaliser les objectifs de cette étude, on commence en premier lieu par faire un inventaire des moyens envisageables pour limiter l’ampleur des inondations et voir le cas de la ville d’Ifrane et justifier par la suite les solutions adoptées pour sa protection.

En deuxième lieu, on présente les différentes données de base collectées par le bureau d’études NOVEC et constatées lors de la visite du terrain sur le site du projet du barrage Bousraf, qui vont servir ultérieurement à la conception de cet ouvrage.

En troisième lieu, on discute en général les types de barrage qu’on peut adopter ainsi que les matériaux de construction utilisés et les contraintes qui conditionnent le choix entre les différentes variantes envisageables.

En quatrième lieu, on fait le calcul de laminage, à l’aide d’un programme qu’on a élaboré sur Excel, pour pouvoir trouver la taille du barrage et le calage de ses différents ouvrages annexes.

En cinquième lieu, on fait le dimensionnement des ouvrages annexes notamment l’évacuateur de crue, la vidange de fond et la dérivation provisoire.

En dernier lieu, on arrive à une partie très importante qui est l’étude de stabilité de l’ouvrage en termes de glissement, de renversement, d’état de contraintes transmises aux fondations et en terme de stabilité interne du barrage. Cette partie permet de confirmer les paramètres adoptés et de s’assurer de la sécurité et de la pérennité de l’investissement.

Résumé :

Introduction

Chapitre I Protection de la ville d’Ifrane contre les inondations :

I.1 Les différents types d’aménagement :

I.1.1 recalibrage du cours d’eau :

I.1.2 Endiguement du cours d’eau :

I.1.3 Reboisement :

I.1.4 Recalibrage des ouvrages d’art :

I.1.5 Recalibrage des systèmes d’évacuation de l’eau :

I.1.6 Barrages :

I.1.7 Réservoirs d’orage :

I.1.8 Correction torrentielle :

I.1.9 Les épis :

I.1.10 Reprofilage

I.2 Cas de la ville d’Ifrane :

Chapitre II : Données générales sur le site de projet

II.1 Réseau hydrographique :

II.2 Hydrogéologie :

II.3 Géologie régionale :

II.4 Couverture végétale :

II.5 Climatologie :

II.6 Transport solide et envasement :

II.7 Hydrologie :

II.7.1 Elaboration des séries d’apports du bassin :

II.7.1.1 Base de données :

II.7.1.2 Méthodologie :

II.7.1.3 Elaboration de la série d’apport :

II.7.2 Etude des crues :

II.7.2.1 Méthodologie des études des crues dans le bassin du barrage Bousraf :

II.7.2.1.1 Formule rationnelle :

II.7.2.1.1.1 Coefficient de ruissellement :

II.7.2.1.1.2 Temps de concentration :

II.7.2.1.1.3 Courbe intensité-durée-fréquence (IDF)

II.7.2.1.2 Formule empirique :

II.7.3 Application de la méthodologie :

II.7.4 Hydrogrammes de crues :

II.8 Courbe de tarage :

Chapitre III Choix du type du barrage:

III.1 Classification des barrages

III.1.1 Barrages rigides :

III.1.1.1 Les différents types de barrages rigides :

III.1.1.1.1 Barrage voûte :

III.1.1.1.2 Barrage poids :

III.1.1.1.3 Barrages à contreforts :

III.1.1.2 Les matériaux utilisés pour les barrages en béton :

III.1.1.2.1 Maçonnerie :

III.1.1.2.2 Béton conventionnel (BCV) :

III.1.1.2.3 Béton compacté à rouleau (BCR) :

III.1.1.2.4 Béton cyclopéen :

III.1.2 Barrages souples :

III.1.2.1 Barrage en terre :

III.1.2.1.1 Barrage homogène :

III.1.2.1.2 Barrage à noyau :

III.1.2.1.3 Barrage à masque amont :

III.1.2.2 Barrage en enrochement :

III.2 Variante retenue pour le barrage Boussraf :

Chapitre IV Laminage de crue

IV.1 Principe du calcul :

IV.2 Le volume de réservoir en fonction de la cote.

IV.3 Le débit entrant :

IV.4 Calcul du débit sortant :

IV.4.1 Débit sortant par l’évacuateur de crue :

IV.4.2 Débit évacué par la vidange de fond

IV.4.2.1 Fonctionnement en écoulement libre :

IV.4.2.2 Fonctionnement en écoulement en charge

IV.4.3 Fonctionnement du barrage (Barrage à retenue ou vide)

IV.4.3.1 Barrage à retenue

IV.4.3.2 Barrage vide

IV.4.4 Conclusion du calcul de laminage :

Chapitre V Ouvrages annexes

V.1 Evacuateur de crue :

V.1.1 Profil de la crête :

V.1.2 Le coursier :

V.1.2.1 Cas du coursier lisse :

V.1.2.2 Courbe de remous :

V.1.2.2.1 Calcul de la lame d’eau pour la partie CREAGER :

V.1.2.2.2 Calcul de la lame d’eau pour le coursier :

V.1.2.3 Dissipation d’énergie :

V.1.2.3.1 Saut de ski :

V.1.2.3.2 Bassin à ressaut :

V.1.2.4 Coursier en marches d’escalier

V.1.2.4.1 Régimes d’écoulement sur un coursier en marche d’escalier

V.1.2.4.1.1 Ecoulement en nappe :

V.1.2.4.1.2 Ecoulement turbulent (par couche écumante) :

V.1.2.4.1.3 Ecoulement transitoire :

V.1.2.4.2 Caractéristique des régimes d’écoulement.

V.1.2.4.3 Calcul du coursier en marches d’escalier :

V.1.2.4.4 Profil du déversoir et zone de transition :

V.1.2.4.5 La dissipation de l’énergie dans l’évacuateur en marches d’escalier.

V.1.2.5 Calcul du mur bajoyer :

V.2 Calage du couronnement :

V.3 Vidange de fond.

V.3.1 Courbe des débits de la vidange de fond.

V.3.2 Zone d’impact du jet de la vidange de fond.

V.3.2.1 Géométrie de la cuillère de la vidange de fond.

V.3.2.2 Portée du jet d’eau évacuer par la vidange de fond.

V.3.2.3 Profondeur de la fosse d’érosion de la vidange de fond.

V.4 Dérivation provisoire :

V.4.1 Méthodes de dérivation :

V.4.2 Crue de dimensionnement :

V.4.3 Calcul de la dérivation provisoire du barrage Bousraf :

Chapitre VI Stabilité de l’ouvrage :

VI.1 Paramètres de calcul :

VI.2 Les efforts appliqués sur le barrage :

VI.2.1 Poids propre du barrage :

VI.2.2 Poussée hydrostatique de l’eau :

VI.2.3 Poussée des sédiments :

VI.2.4 Soupression sous le barrage :

VI.2.5 Effort du séisme :

VI.2.5.1 Effort d’inertie sur le béton :

VI.2.5.2 effort d’inertie de l’eau de la retenue :

VI.3 Critère de stabilité du barrage:

VI.3.1 Stabilité au glissement :

VI.3.1.1 Plot non déversant :

VI.3.1.2 Plot déversant :

VI.3.2 Stabilité au renversement :

VI.3.2.1 Plot non déversant :

VI.3.2.2 Plot déversant :

VI.3.3 Calcul des contraintes transmises aux fondations :

VI.3.4 Calcul de la stabilité élastique :

VI.3.4.1 Condition de Maurice Lévy :

VI.3.4.2 Force et bras de levier

VI.3.4.3 Point de passage de la résultante :

VI.3.4.4 Calcul des contraintes

VI.3.4.5 Application au barrage Boussraf :

VI.3.5 Conclusion pour la stabilité du barrage Boussraf :

VI.4 Dispositif d’auscultation :

Conclusions et recommandations

Bibliographie :

Annexes

Introduction

Les crues des rivières sont des phénomènes naturels que l’Homme ne peut pas contrôler. Partout dans le monde, la montée des eaux des rivières a lieu de façon récurrente avec une ampleur plus ou moins importante. Au cours des derniers siècles, l’Homme a naturellement peuplé les lits majeurs des rivières pour pouvoir utiliser toutes les richesses de celles-ci. Mais les crues peuvent engendrer des inondations qui causent chaque année des dégâts matériels et humains considérables du fait de la présence de plus en plus importante d’activités humaines au bord des rivières.

Les catastrophes les plus fréquentes et les plus meurtrières pour notre pays sont la récurrence terrible des inondations.

La lutte contre les inondations constitue un enjeu important compte tenu du nombre d’endroits potentiellement affectés. Quelque 391 sites ont été déclarés à risque pouvant être le lieu d'éventuelles inondations, dont 98, encourent des risques d'inondation jugés forts à très forts d’après une étude élaborée par le secrétariat d'Etat à l'Eau dans le cadre de la mise en place du plan national de protection contre les inondation.

La protection contre les risques d’inondations au Maroc exige un ensemble de solutions techniques, entre autres la création de bassins réservoirs, des barrages et des digues pour limiter les débits liquides et capter les débits solides en amont des agglomérations.

Dans cette directive, et dans le cadre de la protection de la ville d’Ifrane qui est considérée parmi les zones à risque important, le secrétariat d’Etat chargé de l’eau et de l’environnement a confié au bureau d’étude Novec l’étude de la conception d’un barrage sur l’oued Bousraf.

Chapitre I Protection de la ville d’Ifrane contre les inondations

Depuis toujours, l’homme a aménagé les cours d’eau pour réduire les risques d’inondation. Cela s’est traduit essentiellement par des endiguements, des recalibrages ou la réalisation des barrages.

I.1 Les différents types d’aménagement :

Une fois la situation du risque est décrite, il est possible de faire une prévision d’un large éventail d’aménagements qui pourra a priori participer à la réduction des conséquences des écoulements provoquant les inondations.

Ces aménagements peuvent être prévus au niveau du bassin versant, dans les réseaux primaires et dans le lit majeur des cours d’eau.

L’atténuation de l’aléa possède trois grands principes :

Ø L’augmentation des capacités d’écoulement qui consiste à modifier le cours d’eau de telle sorte qu’il puisse supporter un débit plus important sans qu’il ait débordement. Les aménagements concernés sont :

· Recalibrage du cours d’eau

· Endiguement du cours d’eau

· Reboisement

· Recalibrage des ouvrages d’art

· Recalibrage des systèmes d’évacuation de l’eau

Ø L’augmentation des capacités de stockage qui consiste à stocker pendant un certain temps un volume d’eau de telle sorte à laminer le débit de pointe en aval de la zone de stockage. Le débit étant moins fort, le débordement est moins important. Les aménagements qui permettent ce type de comportement sont :

· Barrage ou retenue d’eau

· Réservoirs d’orage

Ø Limitation des vitesses d’écoulement, soit au niveau du bassin versant, soit au niveau du cours d’eau. Les travaux dans ce cas ont pour objet la lutte contre le ruissellement et l’érosion des sols et par conséquent la régularisation du débit liquide du cours d’eau et la diminution du débit solide. Parmi ces aménagements citons ici trois exemples :

· Correction torrentielle

· Épis

· Reprofilage

I.1.1 recalibrage du cours d’eau :

Il s’agit de modifier la géométrie du lit du cours d’eau (abaissement de la ligne de fond, augmentation de la section transversale) pour modifier la valeur de la crue de plein bord.

À l’instar de l’endiguement, le recalibrage du cours d’eau a un effet positif mais également des effets potentiellement négatifs à l’aval de son implantation.

Le recalibrage du cours d’eau implique également des modifications à grande échelle de la dynamique géomorphologique du cours d’eau, dont les effets peuvent être négatifs (abaissement de la nappe phréatique, problème de transport solide etc.…). C’est pour cela que le but recherché par le recalibrage est de retrouver juste la section que le cours d’eau aurait pu avoir s’il était bien entretenu.

I.1.2 Endiguement du cours d’eau :

Les digues permettent au cours d’eau d’accepter un débit supérieur à celui de plein bord sans qu’il y ait débordement.

L’effet d’un endiguement est d’empêcher le débordement pour des crues dont les débits sont inférieurs à celui de la crue de projet. Au-delà de ce débit, le débordement aura lieu et ses conséquences sont souvent accrues du fait de vitesses d’écoulement importantes là où se produit la submersion.

L’endiguement a un effet positif, mais également des effets négatifs à l’aval de son implantation vue le rétrécissement du cours d’eau.

La réalisation de digues implique un risque supplémentaire sur le territoire protégé en cas de rupture de la digue, même sans submersion. Ce risque expose très sévèrement sur la vie des riverains

I.1.3 Reboisement :

Le processus de reboisement est basé sur : La nature du sol, la qualité de la plante efficace et le type de climat. La végétation favorise la rétention, ralentit les temps de réponse et atténue les volumes ainsi que les débits de pointe mesurés sur le bassin versant.

I.1.4 Recalibrage des ouvrages d’art :

Cette opération consiste à modifier l’architecture des ouvrages d’art pour leur permettre de laisser passer un débit plus important en cas de crue et limiter les possibilités d’embâcles. L’effet est essentiellement en amont de l’ouvrage d’art.

I.1.5 Recalibrage des systèmes d’évacuation de l’eau :

Cette opération consiste à modifier les capacités d’écoulement des systèmes d’évacuation des eaux pluviales pour éviter que leur engorgement ne provoque des inondations dues aux précipitations sur une zone urbanisée. Il peut également s’agir de modifier un défaut des systèmes d’évacuation qui n’empêche pas l’eau du cours en crue de refouler.

I.1.6 Barrages :

Les barrages créent un espace de stockage de l’eau de la crue. Ils peuvent être en eau seulement au moment de la crue ou de façon permanente. Dans ce dernier cas, ils ne sont que rarement construits dans un seul but de protection contre les inondations, mais ont également des objectifs de soutien d’étiage, d’alimentation en eau potable, d’irrigation, de production hydro-électrique …

Les retenues ont un effet d’écrêtement des crues en aval de leur emplacement. Au final, le même volume total circule dans le cours d’eau en aval de la retenue, mais sur une plus longue durée. Le débit maximum par rapport à une situation sans écrêtements est atténué. Les retenues provoquent une inondation d’une portion du territoire en amont de leur construction.

Ce type de mesure modifie complètement l’hydrologie du cours d’eau aval, notamment sa nature aléatoire.

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