ETUDE HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE

Objectif de l’étude

L’aéroport constitue la porte principale d’entrée à la ville, voire, au pays. Il est classé dans l’une des composantes majeures de l’activité économique et touristique d’une agglomération. Et selon les normes, les aéroports sont desservis par des liaisons routières rapides, d’où la justification de la conception d’une nouvelle voie reliant IVATO-IAVOLOHA sous le nom VRSN (Voies Rapides Sud-Nord). La réalisation d’une route perturbe les écoulements naturels. Le rétablissement des écoulements naturels consiste à assurer la continuité des écoulements superficiels des bassins versants interceptés par la route. Cette opération doit être adaptée aux enjeux comme l’inondation, l’érosion, la pérennité de l’infrastructure et la sécurité des usagers. Pour assurer la prise en compte de tous ces critères, il convient de dimensionner et d’étudier les ouvrages de franchissement sur cette nouvelle conception tout en respectant les réglementations en vigueur. Nous devons, à travers cette étude, faire un dimensionnement hydraulique et structurel de l’ouvrage de franchissement suivant les normes de calculs en vigueur.

Pour le dimensionnement hydraulique des dalots et des ponts cadres, on considère plus généralement la sortie dénoyée avec l’écoulement à surface libre qui est le plus fréquent. La condition pour un écoulement dénoyé est : la hauteur amont (H1) doit être inférieure ou égal à 1,25 fois la hauteur (D) de l’ouvrage (la condition H1/D<1,25). La sortie noyée est obtenue lorsque que le niveau de l’eau à la sortie immédiat de l’ouvrage dépasse le bord supérieur de l’ouvrage. C’est le cas des ouvrages situés en zone inondables ou subissant la marée en zone littorale, ou présentant un niveau aval élevé parce qu’ils sont à la confluence avec un autre cours d’eau à fortes crues. Pour le dimensionnement des dalots les étapes sont les suivantes

Le débit de la crue de projet correspond à la pointe de son hydrogramme ; il s’agit d’un débit qui est observé pendant un temps relativement court. A son passage, ce débit provoque un étranglement de la section d’écoulement, ce qui entraîne une surélévation du niveau d’eau à l’amont du pont. La présence des piles participe aussi à cette surélévation du niveau d’eau. C’est cette surélévation du niveau d’eau qu’on appelle le remous. Il faut savoir la maitriser afin de bien caler la ligne rouge. La construction d’un ouvrage et de ses remblais d’accès entraine une surélévation du niveau de l’eau due à l’étranglement de la section d’écoulement. Déduite du théorème de BERNOUILLI, la formule suivante permet de déterminer la surélévation :

Des détritus et des corps flottants sont régulièrement transportés par un cours d’eau. Ce qui démontre un risque d’obstruction de la section d’écoulement sous le pont. L’ouvrage est dans ce cas en danger car le tablier du pont n’est pas dimensionné pour supporter des charges horizontales importantes. En plus, toute submersion du pont entraîne l’interruption du trafic et des risques de destruction des remblais d’accès. Le tirant d’air est prévu pour diminuer le risque d’obstruction partielle ou totale du pont. Le tirant d’air est en général une marge de sécurité sous la poutre pour pallier au problème de charriage. Pour les ponts courants, on adopte en général un tirant d’air au moins égal à :

Du point de vue de dimensionnement hydraulique, le pont est confronté aux risques d’affouillements, autour des piles, qui constituent une des causes les plus fréquentes d’accidents sur ces ouvrages. L’affouillement est lié à la diminution de la section d’écoulement au droit de l’ouvrage, menant à l’augmentation de la vitesse d’écoulement. Ainsi, afin de garantir la sécurité et assurer la fiabilité dans le calage des fondations des piles, l’évaluation de ces phénomènes revêt une importance toute particulière. Pour évaluer cette profondeur d’affouillement nous avons utilisé la méthode dite « enveloppe » développée par C.S.DUNN dans le document intitulé «Hydraulique Routière». La profondeur totale d’affouillement est la somme de trois termes : Une profondeur appelée « profondeur normale d’affouillement » qui est celle se produisant dans le lit uniforme et résultant d’une modification du débit

Etudes de volume de crue cinquantennale en amont de la route Nous devions recourir au calcul du volume de crue cinquantennale car on doit évacuer ce volume à l’aide des ouvrages de franchissement que l’on dimensionnera pour éviter la submersion de la route. Nous avons pris le débit de crue cinquantennale ci-dessus. En effet, le volume de crue cinquantennale dans un bassin versant peut-être obtenu par le débit décennal multiplié par le demi du temps de base (Tb) et diminué de la perte par évapotranspiration. Or, le temps de base est égal environ au temps de concentration (Tc) multiplié par 2. L’évapotranspiration est négligeable pendant le ruissellement. L’infiltration est aussi négligeable, car le calcul est considéré pendant le temps de base, c’est-à-dire pendant le ruissellement avec lequel le terrain est quasi saturé. Nous pouvons donc modéliser la formule suivante :

Conformément à l’article 10 de la loi N° 90-033 du 21 décembre 1990 portant Charte de l’Environnement Malagasy, et ses modificatifs les projets d’investissements publics ou privés susceptibles de porter atteinte à l’environnement doivent faire l’objet d’une étude d’impact environnemental (EIE). A cet effet, toute personne physique ou morale doit être en mesure d’être informée sur les décisions susceptibles d’exercer quelque influence sur l’environnement et ce directement ou par l’intermédiaire de groupements ou d’association. Elle a également la faculté de participer à des décisions. » L’article 10 énonce le principe de réalisation des EIE pour les projets d’investissements publics ou privés. « Les projets d’investissements publics ou privés susceptibles de porter atteinte à l’environnement doivent faire l’objet d’une étude d’impact, compte tenu de la nature technique, de l’ampleur des projets ainsi que de la sensibilité du milieu d’implantation… »

CONCLUSION

La ville d’Antanarivo subit en ce moment une grande expansion surtout dans ces périphéries, qui entraine un grand problème de mobilité. A fortiori, la réalisation d’une nouvelle voie « Voies Rapide Sud Nord » connectant IVATO-FENOARIVO-IAVOLOHA est l’une des solutions qui permettraient la diminution des embouteillages dans la capitale. Une partie de notre route se situe dans une plaine formée de rizières, qui est surtout une zone inondable. Afin d’éviter les risques d’inondation à cause du remblayage de la plaine qui perturbe l’écoulement naturel sur cette zone, plusieurs études du point de vue hydrologique, hydraulique et structurel sont nécessaires. Dans ce document, les crues de projet dans les bassins versants engendrant des débits qui a une période de retour de cinquante (50) ans, sont déterminées dans l’étude hydrologique. A l’aide de ce calcul de la crue de projet et certaines considérations de la zone d’étude, nous avons pu choisir les types d’ouvrage de franchissement et leurs dimensionnement hydrauliques les mieux adaptés, tout en respectant la vitesse limite. Afin que cet ouvrage puisse garantir une sécurité des usagers et sa pérennité, les épaisseurs des différents éléments ainsi que les sections d’aciers et dispositions constructives ont été déterminées dans le dimensionnement structural. A cause de la plaine qui joue un rôle de réservoir tampon en période de crue, nous avons étudié le comportement de l’eau en amont des ouvrages sur cette plaine au cas où une crue de 100 ans se produit en utilisant l’épure de Blackmore. Cette étude a permis d’obtenir les bonnes dimensions hydrauliques des ouvrages de franchissement qui protège la route contre sa submersion. Le but de ce mémoire est la détermination du dimensionnement du positionnement des ouvrages de franchissement le long de la nouvelle voie. La réalisation d’un projet, quel qu’il soit, engendre des impacts sur le milieu naturel et sur l’environnement au sens large, d’où la pertinence de l’idée de mener une étude d’impact environnemental. Cependant, ces ouvrages routiers ne peuvent assurer leurs fonctionnalités ni garantir leurs pérennités sans un entretien régulier.

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Table des matières

DECLARATION SUR L’HONNEUR
TENY FISAORANA
SOMMAIRE
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABAQUES
LISTE DE ABREVIATION
LISTE DES UNITES
INTRODUCTION
GENERALITE SUR LE PROJET
I-1. Problématique
I-2. Objectif de l’étude
I-3. Situation géographique de la zone d’étude
Relief et Hydrographie de la zone d’étude
Géologie :
I-4. Climatologie de la zone
Température
Pluviométrie
Humidité relative
Insolation
ETUDE HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE
II-1. Etude hydrologique
Analyse statistique des données pluviométriques
Détermination des caractéristiques physiques du bassin versant
Détermination de la crue de projet
II-2. Etude hydraulique
Dimensionnement hydraulique des dalots
Principe de dimensionnement hydraulique des ponts
ETUDES STRUCTURALE DES OUVRAGES
III-1. Dimensionnement des dalots
Logiciel utilisé et principe de fonctionnement
Hypothèses et Données de base
Etape de fonctionnement du logiciel
Récapitulatif des quantités des matériaux dans la réalisation des dalots :
III-2. Dimensionnement des buses
Hypothèses et données de base
Récapitulatif des quantités des matériaux dans la réalisation des buses
III-3. Dimensionnement des ponts
Hypothèses et Données de base
Logiciels utilisés et principes de fonctionnement
Récapitulatif des quantités des matériaux dans la réalisation des ponts
ETUDE DU COMPORTEMENT DE L’EAU EN AMONT DE LA ROUTE
EN CAS DE CRUE DE 100 ANS
IV-1. Laminage de crue
Définition
Principe des méthodes de calcul du laminage de crue
Application de la méthode de résolution
EVALUATION ECONOMIQUE DU PROJET
V-1. Principe de sous-détail de prix
V-2. Détermination du coefficient de déboursés K
V-3. DEVIS QUANTITATIF ET ESTIMATIF
Conclusion partielle :
ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL DU PROJET
VI-1. Procédures pour l’établissement d’une étude d’impact environnemental et social
VI-2. Charte de l’Environnement
VI-3. Décret MECIE
VI-4. Impact Environnementaux
VI-5. Mode de détermination et évaluation des impacts
Evaluation de l’importance des impacts
Critères d’appréciation des impacts
Evaluation des impacts
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
WEBOGRAPHIE
ANNEXES
TABLE DES MATIERES