Choix du profil type du barrage

Crues et ouvrages hydrauliques

Le coût des ouvrages d’évacuation des crues dépend des caractéristiques hydrologiques du bassin versant. Dans le cas de bassin versant étendu et de crues prévisibles sévères, il peut être intéressant de combiner évacuateur de crues et barrage dans un ouvrage en béton déversant. Au contraire, un déversoir de petites dimensions favorise plutôt le choix d’un barrage en remblai, toutes choses égales d’ailleurs. Lorsque la construction d’un évacuateur requiert des excavations significatives, la possibilité d’utiliser les produits de déblais favorise aussi un barrage en remblai. Lorsqu’une galerie est requise pour assurer la dérivation provisoire du cours d’eau durant les travaux, cette galerie peut être avantageusement intégrée aux ouvrages d’évacuation des crues, moyennant, si besoin est, une légère augmentation de sa section Le choix d’un barrage en BCR peut s’avérer attractif, dans la mesure où il permet de comprimer les délais d’exécution et de s’affranchir des risques liés à l’arrivée d’une crue qui obligerait, dans les autres solutions, à des ouvrages de dérivation ou de protection onéreux.

Critères économiques

Dans plusieurs cas, les considérations précédentes auront permis de retenir plusieurs types de barrage. Par exemple, des fondations rocheuses, la présence de matériaux meubles proches du site, un débit de crue important, conduiront à mettre en balance un barrage en BCR et un barrage en terre équipé d’un évacuateur de crue coûteux. Il convient alors de poursuivre les études pour les deux types d’ouvrages, en veillant à affiner les estimations de coût au fur et à mesure de la progression des études. Dès que l’un des types de barrages paraît significativement plus économique, il est préférable de ne pas s’entêter sur l’autre option.[9]

Conclusion sur le choix du type de barrage

Le choix du type de barrage s’impose tout naturellement dans bien des cas, sans qu’il soit nécessaire de faire des investigations poussées. Ainsi, lorsque le substratum rocheux est à une profondeur supérieure à environ 5 mètres, seul un barrage en remblai est raisonnablement envisageable, du moins pour les ouvrages de hauteur inférieure à 25 mètres. Dans certaines régions, le contexte géologique est tel que le type de barrage est presque toujours le même. Dans d’autres cas, le choix du type de barrage sera un compromis entre les différents aspects suivants : nature de la fondation, disponibilité de matériaux à proximité, hydrologie, pour aboutir au meilleur choix économique. Mais il y aura toujours intérêt à choisir le plus rapidement possible, en règle générale à l’issue des études de faisabilité.

Drain vertical : Le dimensionnement du drain cheminé, qui représente à lui seul 79 % des systèmes drainants, est beaucoup plus complexe. Le drain vertical – ou drain cheminée – est une alternative intéressante au tapis drainant puisqu’elle permet d’éviter le dysfonctionnement potentiel du drainage consécutif à l’anisotropie de perméabilité mentionnée. L’épaisseur à retenir pour un tel drain est de l’ordre de 0,60 m et (‘implantation idéale se situe, un peu en aval de l’axe du remblai (afin de bénéficier au maximum de l’effet d’étanchéité. Le sommet du drain est arasé au niveau normal du plan d’eau (NNE), il n’est pas nécessaire de le prolonger jusqu’au niveau des plus hautes eaux (PHE) qui est atteint à priori de façon trop temporaire pour affecter significativement l’état de saturation du remblai. Sa cote de base est calée de façon permettre l’évacuation gravitaire des eaux jusqu’en pied aval de digue. La pose, en fond de cheminée, d’un collecteur drainant facilite l’écoulement des eaux. Les exutoires peuvent être constitues de collecteurs PVC étanches débouchant dans le fossé de pied et espaces tous les 30 a 50 m dans le sens de la longueur du remblai. [12] Les drains peuvent être équipés de collecteurs qui sont des tuyaux drainants en plastique (PVC ou PEHD), souples ou rigides. Ces collecteurs drainants existent en deux types : circulaire doté de fentes sur l’ensemble du pourtour («drain agricole.) ou avec fentes seulement sur les 2/3 supérieurs («drain routier »).

l’érosion interne : L’érosion interne est la première source d’incidents sur les ouvrages hydrauliques en terre . L’érosion interne est définie comme l’entraînement vers l’aval des particules constitutives du remblai, ou de la fondation, sous l’action d’un écoulement provenant de la retenue, pour les barrages, ou des écoulements liés à la crue pour les digues . Pour que l’érosion interne se développe, deux phénomènes doivent avoir Lieu simultanément: l’arrachement de particules, et le transport de ces particules. Ces différents modes de déclenchement de l’érosion interne peuvent se combiner entre eux et être difficilement distinguables. Pour entraîner la rupture, il faut aussi que les conditions du transport des particules soient assurées afin que l’érosion soit entretenue. La nature du transport conduit à distinguer deux mécanismes d’érosion interne: le renard hydraulique et la suffusion. Les vitesses de l’écoulement sont fortes dans le mécanisme de renard hydraulique et peu êtres élevées dans le mécanisme de suffusion. Le mécanisme de renard est le plus dangereux et le plus rapide: c’est celui qui entraîne le plus souvent la rupture des digues. Des facteurs tels que l’absence de filtre aval, la présence de terriers d’animaux, la présence de conduite traversante ou de racines d’arbres favorise le développement d’un mécanisme de rupture par renard sur les digues.

Géologie et géotechnique

Le site de barrage et la cuvette se trouve dans le bassin sédimentaire de la moyenne de Tafna. Ce bassin est constitué de dépôt de Miocène inférieur et du domaine atlastique. Sa partie supérieure se termine par une couche d’alluvions plio-quaternaires, cachée par des encroûtements carbonatés plus récents. Le bassin de la moyenne Tafna, en ce qui concerne le plateau de Hennaya, est colmaté par des terrains gréso-pélitique de faciès littoral et de mer peu profonde. Il a ressenti des phases terminales de la tectogenése compressive atlastique attestée par une structure à plis amples. Les sols de surface constitués d’alluvions et de colluvions argileuses confèrent à la cuvette du barrage une bonne capacité de rétention d’eau. Les affleurements de grés dans le voisinage immédiat des ouvrages peuvent constituer des chemins préférentiels de percolation. Le site du barrage se caractérise par la présence de quatre unités ou faciès de roches sédimentaires. Les excavations réalisées aux emplacements de l’évacuateur de crues et de galerie de dérivation, ainsi que les forages exécutés lors des travaux de reconnaissance, des plots d’essai pour les injections et du rideau d’injections ont permis de préciser certains aspects de cette stratigraphie. Les formations rencontrées sont les suivantes :

Conclusion générale

Le type de barrage avec noyau est une solution largement répondue. Le barrage consiste en deux corps d’appui amont et aval qui garantissent la stabilité du noyau central situé entre les deux. Lorsque la fondation est adéquate, c’est-à-dire peu déformable, imperméable et résistante à l’érosion interne, le noyau peut être relativement mince. Ces noyaux minces sont peu pénalisants pour la stabilité des digues, cequi est avantageux. Le noyau , peut dans certains cas être déplacé vers l’amont .On obtient la solution d’une digue à noyau incliné .Plus le noyau est incliné, plus la masse du corps d’appui aval augmente , ce qui représente un certain a tout pour le barrage .Un noyau incliné présente les avantages principaux :

C’est l’ensemble de ces aspects qui ont été rendus explicites par l’évaluation des paramètres y afférents grâce à la modélisation de plusieurs variantes de conception des noyau des barrages zonés. Il a été , à travers ce mémoire , ilucidé clairement que la conception d’un noyau incliné, avancé judicieusement à l’amont offre de multiples avantages ayant un lien direct avec les rabattements de la ligne de saturation , la distribution des champs de pression intertitielles, avec l’effet de contact et donc la fracturation hydraulique ,avec les critères liés au phénomène d’érosion mécanique , les délais de réalisation du barrage ( critère fondamental pour ce type d’aménagements hydrauliques ) et enfin avec l’aspect financier , paramètre également capital. Enfin, ce travail mérite d’être complété par l’évaluation des déformations du noyau pour les différentes cas de conception proposés afin de mettre en évidence, d’une manière valorisée L’effet de contact entre le noyau et les recharges du barrage.

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Table des matières

Résumé
ملخص
Abstract
Liste des Figures
Liste des Tableaux
INTRODUCTION GENERALE
Chap1 : Choix du profil type du barrage
1.Les différents types de barrage
1.1 Barrages en béton 3
1.1.1 Barrages poids
1.1.2 Barrages en voûte
i) Barrages en voûte à angle constant :
ii) Barrages en voûte à rayon constant:
iii) Barrages en voûte à double courbure:
1.1.3 Barrages à contreforts
i) barrages à dalles dates:
ii) barrages à contreforts courbés:
iii) barrages à voûtes multiples
iv) barrages à contreforts solidaires:
1.1.4 Les barrages en béton compacté au rouleau (BCR)
1.2 Barrages en terre
1.2.1 Les barrages en terre homogènes
1.2.2 Les barrages en terre à noyau étanche
i)Le barrage à noyau central
ii)Barrage noyau incliné
1.2.3 Les barrages en terre à masque amont
1 .3 Les organes d’étanchéités des barrages en terre
1.3.1 Noyau en argile compacté
1.3.2 Diaphragme interne
1.3.3 Masque amont
ii) Masque en béton bitumineux
iii) Masque en acier
iv)Masque en terre
1.3.4 Etanchéité des fondations des barrages en terre
i) Clé d’étanchéité
ii) Paroi moulée
iii) Tapis d’étanchéité amont
1.3.5 Etanchéité du massif
1.4 Avantages et inconvénients des différents types de barrages
1.5 Choix du site et du type de barrage
1.5.1 Topographie et apports du bassin versant
1.5.2 Morphologie de la vallée
1.5.3 Géologie et conditions de fondation
i)Fondations rocheuses
ii)Fondations graveleuses
iii)Fondations sablo-silteuses
iv)Fondations argileuses
1.5.4 Matériaux disponibles
1.5.5 Crues et ouvrages hydrauliques
1.5.6 Critères économiques
1.5.7 Conclusion sur le choix du type de barrage
Chap2 : Disposition de drainage dans les barrages en terre
2.1 Introduction défini.
2.2 Les filtres
2.2.1 Rôle des filtres.
2.2.2 Composition des filtres
2.2.3 Dimensionnement des filtres
2.2.4 Epaisseur du filtre
2.3 Les drains
2.3.1 Définition
2.3.2 Rôle des drains
2.3.3 Différents types de drainages et leur dimensionnement
i)Prisme de drainage
ii)Drainage de surface
iii) Le drain tapis interne
iv) Prisme de drainage avec drain tapis interne
v) Drainage a bande
vi) Drain vertical
Chap3: Les infiltrations dans les barrages en terre
3.1 Introduction.
3.2 Equation de la ligne de saturation
3.2.1 Distance entre les deux points d’intersection du plan d’eau avec la parabole théorique et le talus amont
i)Méthode de Casagrande.
ii)Méthode du changement du talus amont.
3.2.2 Détermination du point d’intersection de la ligne de saturation avec le talus aval.
3.2.3 Méthode de l’analogique électro- hydrodynamique :
3.3 Détermination des pressions interstitielles.
3.3.1 Introduction
3.3.2Utilisation des réseaux d’écoulement
3.4 Influences de la ligne de saturation sur le comportement du barrage
3.4.1 Stabilité hydraulique
i)Le renard
ii) La suffusion
iv)l’érosion interne
3.4.2 Stabilité mécanique
3.5 Gradient hydraulique et vitesse critique de percolation
Conclusion.
Chap4 : Etude comparative sur les variantes de conception des noyaux des barrages
4.1 Présentation du barrage, objet de l’etude
4.2 Géologie et géotechnique :
4.3 Objectifs recherchés à travers la modélisation :
4.4Présentation du code de calcul SEEP/W 2007
4.4.1Fonction
4.4.2 Maillage
4.4.3 La schématisation du maillage suit les étapes suivantes
4.5 Etude des cas de la modélisation
4.6 Résultat de la modélisation :
4.6.1 Présentation :
4.6.3 Variation du champs de pression interstitielle
4.6.4 Variation de l’effet contact entre les recharges et le noyau.
4.6.5 Variation du volume des remblai du rayon
4.7Conclusion
Conclusion générale
Références Bibliographiques