Localisation et caractéristique du barrage étudier

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Typologie et description

Les petits barrages en béton se regroupent principalement en trois types :
• Barrages voûtes
Ils résistent à la poussée de l’eau par leur forme qui leur permet de répercuter la poussée hydrostatique sur la fondation par des arcs travaillant en compression. La voûte des ouvrages de faible hauteur, peut être très mince et présente une simple courbure[14-4 ].
• Barrages poids
Par leur poids et par leur section trapézoïdale, ils résistent à la poussée de l’eau. Tout comme les barrages en maçonnerie, les barrages en béton sont des ouvrages rigides et en conséquence leur conception sera aussi conditionnée par la qualité des fondations[14 ].
• Barrages à contreforts
Ils sont composés d’un voile en béton armé et d’une série de contreforts destinés à reprendre la poussée de l’eau et à la transmettre à la fondation [14-13].

Barrage-voûte

Il est généralement en béton dont la forme courbe permet report des efforts de poussée de l’eau sur les rives rocheuses de la vallée [14].
Ce type de barrage convient bien lorsque la topographie permet de fermer la vallée par une forme arquée de longueur réduite (figure 1.2 ).
Les barrages-voûtes sont en effet peu employés pour les retenues de petite hauteur. Les conditions pour adopter une telle solution sont par ailleurs assez strictes. Nous envisageons en effet la construction d’un barrage-voûte que lorsque la vallée est étroite et rocheuse [14].
La qualité mécanique de la fondation est à vérifiée scrupuleusement. Sa rigidité doit être suffisante pour que les arcs trouvent leurs appuis en première approximation, nous devrons s’assurer que le module de déformation du rocher dépasse 4 ou 5 Gpa. Mais elle devra également ne pas se rompre sous l’effet des contraintes élevées transmises par la voûte[14 ].
Le choix d’un barrage-voûte est donc à réserver à des situations géomorphologiques bien particulières (figure 1.2) [16].
Cependant, lorsqu’elles sont réunies, c’est une solution qui peut être économiquement viable en regard des quantités de matériaux nécessaires à la réalisation d’un ouvrage poids [14].
En outre, face aux incertitudes hydrologiques, ce type de construction supporte des submersions [14-16].

Barrages à contreforts

Il est constitué (figure 1.4) :
– D’une série de murs parallèles, généralement de forme triangulaire, plus ou moins épais et plus ou moins espacés (les contreforts);
– D’une bouchure entre les contreforts transmettant à ceux ci la poussée de l’eau.
Il est bien adapté aux vallées larges avec une fondation rocheuse de bonne qualité [ 19-21 ]. Dans des vallées plus larges où le barrage-poids supposerait des volumes de béton trop importants et où le barrage voûte ne serait pas réalisable, nous pensons à construire des barrages à contreforts, par ailleurs beaucoup moins sensibles aux sous-pressions que le barrage-poids, mais plus fragiles (figure 1.3) [ 4 ].

Barrages en enrochements

Un barrage en enrochement n’est pas autre chose qu’un tas de cailloux à grande échelle, qui résiste par sa masse aux efforts auxquels il est soumis [16-4].
Mais n’étant pas étanche par lui-même, il faut lui adjoindre un organe d’étanchéité qui constitue la partie la plus délicate, aussi bien au stade du projet qu’à celui de la réalisation.

Construction

De même que sur quelques mètres, le parement aval est constitué par des enrochements rangés, mais pour des raisons différentes. C’est que l’intérieur du massif, si des blocs ne sont pas en équilibre stable et que, par suite d’une cause ou d’une autre, cet équilibre est détruit, il se produit un réarrangement des blocs qui se traduit simplement par un certain tassement [18].
Ceci dit, la mise en place du massif proprement dit d’enrochements peut être effectuée de plusieurs manières [18].
Sur le parement aval, l’équilibre pourrait être rompu de manière à ce qu’un bloc soit éjecté du massif et roule sur le parement aval, ce qui formerait un trou amorce de déséquilibres ultérieurs pour la même raison le pied aval sera constitué d’enrochement rangés[19].
Pour des raisons de statique et d’hydraulique, le corps d’un barrage en béton ou remblayé doit être relié à un parement vertical d’étanchéité qui s’enfonce profondément dans le sous-sol rocheux. La profondeur de cet élément étanche dépend de la hauteur du barrage, donc de la pression dynamique [19].
Le parement d’étanchéité peut être réalisé avant ou pendant les travaux de construction du barrage. Dans le dernier cas, le parement est effectué à partir d’une galerie de surveillance située dans le corps du barrage. Si, après stockage des eaux, une fuite apparaît dans le parement, l’eau d’infiltration sera évacuée dans la galerie de surveillance par un drain situé sur le pied du parement [19].
En outre, cette galerie servira d’entrée pour effectuer plus tard des travaux d’étanchéité et des missions de contrôle [19].

Enrochements en vrac

Ils sont simplement déversés depuis des wagons circulant sur une voie, ou depuis des camions. Pour accélérer le tassement, nous arrosons le remblai ainsi formé avec de l’eau sous pression (7 kg/cm2) ; l’eau enlève les poussières restées collées aux enrochements ou produites par les chocs au moment de la mise en place, la pression produit un certain compactage, et entraîne les plus petits enrochements dans les intervalles des plus gros [4].
La consommation d’eau est élevée, plusieurs fois le volume d’enrochements, mais cette technique est essentielle pour diminuer les tassements à des valeurs de l’ordre de 1% [4].
La grosseur des blocs doit être la plus grande possible compte tenu du matériel de transport dont nous disposons, ceci pour une question économique : qui va de quelques centaines de litres à plusieurs mètres cubes [4].
Il est recommandé de prévoir la construction du massif par étages successifs, d’une dizaine de mètres de hauteur par exemple, pour éviter le déversement des enrochements sur une grande hauteur qui d’une part provoque une certaine ségrégation et d’autre part provoque dans le massif des tassements irréguliers [4 -13].
Les chocs des blocs tombant et roulant sur les enrochements déjà en place produisent un certain compactage et sont donc favorables, et constituent comme un essai de qualité pour les blocs : ceux qui se cassent ainsi auraient fini par casser, mais après la mise en service de l’ouvrage, ce qui produit alors des tassements différés plus gênants [13].
Cependant, de plus en plus, on compacte les enrochements mis en place en couches de 0,5 à 2 ou 3 m au moyen de rouleaux vibrants, lourds (8t), exactement comme s’il s’agissait d’un massif de terre [13].
Les tassements résiduels, après mise en eau, se comptent alors en dixièmes d’unités pour cent, et la consommation d’eau est bien plus faible (500 litres/m³ d’enrochement, par exemple) [13].

Enrochements arrimés

Nous réalisons ainsi, soit l’ensemble du massif pour réduire les fruits des parements, soit surtout les parements seulement sur quelques mètres d’épaisseur. Si les blocs sont trop lourds, ils sont mis en place à la grue, les intervalles étant bouchés par de petits enrochements mis en place à la main [4-18].

Barrages en terre

Introduction

Les barrages en terre peuvent être constitués par des matériaux de caractéristiques divers, à la différence des barrages en béton ou même en enrochement dont les matériaux constitutifs restent contenus dans des fourchettes beaucoup plus étroites [4].
Tout ingénieur étudiant et projetant un barrage doit adopter la solution la plus économique résolvant le problème posé [4].
Une solution, et parfois même la seule solution, est la construction de la digue à partir de matériaux se trouvant dans le site du barrage projeté [4].
D’une manière générale si l’on dispose sur place et en quantité suffisante de matériaux terreux permettant d’obtenir après compactage des conditions d’étanchéité et de stabilité satisfaisantes. Ainsi le type de barrage le plus facile à réaliser est le barrage homogène [9].
Les ouvrages en terre ont atteint de nos jours d’énormes proportions. Le plus imposant d’entre eux est le barrage d’ Oroville au U.S.A de 235 m de hauteur qui a nécessité la mise en place de 61 millions de m3 de matériaux. Le plus volumineux ouvrage du monde est le barrage de New Cornella Tailigs au U.S.A qui atteint 209,5 millions de m3 pour 30 m de hauteur [9].
En France, l’ouvrage de ce type le plus important est celui de Serre Poncon, haut de 129 m sur fondations et d’un volume de 14 millions de m3. En Russie, le barrage de Rogun est le record mondial de hauteur devant le barrage de Nurek, avec une hauteur de 335 m au lieu de 300 m [16].

Définition

Le terme « Terre » doit être, pour les ingénieurs, pris dans le sens le plus large du mot et sert à désigner toute sorte de matériaux terreux comprenant non seulement les différents sols définis par le pédologue, mais aussi l’ensemble des matériaux provenant de la désagrégation ou de la décomposition des roches [17].
Les barrages en terre sont des murs de retenue d’eaux suffisamment étanches construits avec la terre et les matériaux du site suivant des mélanges et des proportions bien définies [4].

Différents types de barrages en terre

Il existe trois schémas principaux de structure de barrage en terre [13] :
§ Le barrage homogène,
§ Le barrage à noyau étanche,
§ Le barrage à masque d’étanchéité.

Barrage homogène

Le barrage en terre homogène est constitué d’un massif en terre compactée imperméable, muni d’un dispositif de drains dans sa partie aval et d’une protection mécanique contre l’effet du batillage dans sa partie amont (figure 1.9) [4-14].

Barrage zoné avec un noyau étanche

Souvent l’hétérogénéité des matériaux disponibles sur place ou leurs caractéristiques géotechniques ne permettent pas d’envisager une digue homogène étanche (figure 1.10) [4]. Dans ce cas, une solution couramment adoptée consiste à concevoir un massif en plusieurs zones, dont chacune est constituée d’un matériau différent suivant le rôle que doit jouer chaque zone [4]. La fonction d’étanchéité est assurée par un noyau étanche réalisé en matériau argileux qui pourra être placé en amont du barrage ou au centre de celui-ci [4].
Les barrages zonés, comme le barrage de Serre-Ponçon (Hautes Alpes h=24 m),sont des barrages en remblai constitués de plusieurs types des matériaux disposées de façon à assurer séparément les fonctios de stabilité du barrage et l’étanchéité [ 6].
Le découpage du corps du barrage en matériaux différents est appelé zonage.Il permet de faire de grande éconmies dans les volumes mis en œuvre et d’utiliser au mieux les matériaux disponibles sur le site. Le noyau imperméable est constitué de terres argileuses, d’argile,de terres caillouteuses ou tout autre matériau terreux comportant une forte proportion de matériaux fins lui peut avoir recours à des matériaux de substitution tels qu’une paroi moulée ou bien une superposition de couche de béton bitumineux ou d’asphate[16].
Les zones encadrant le noyau imperméable sont en tout venant compacté,elles assurent la risistance et la stabilité du barrage , en particulier pour le talus amont en cas de vidange rapide [16].

Barrage à masque amont

Les barrages à masque sont constitués d’un remblai plus ou moins perméable assurant la stabilité d’ensemble. Un écran imperméable, appelé masque, est mis en place sur le parement amont de façon à rendre le barrage étanche et lui permettre de retenir l’eau du réservoir (figure 1.11) [4].
Le masque qui constitue l’organe d’étanchéité amont est classiquement réalisé en béton, avec des produits bitumineux ou encore au moyen d’une géomembrane. Son épaisseur est limitée, ce qui lui permet de s’adapter aux déformations faibles mais inévitables du massif support (les géomembranes peuvent même accepter des déformations importantes). La présence du masque en parement amont présente le double avantage de permettre des réparations en cas de dégradation du masque, mais aussi d’autoriser des vidanges de retenue très rapides [16].
Le corps du barrage assurant la stabilité peut être en matériau quelconque pour autant qu’il soit peu déformable [16].
De nombreux barrages à masque sont réalisés en enrochements. La qualité du compactage lors de la mise en oeuvre du matériau a une grande influence sur les déformations et tassements ultérieurs [14].
Pour améliorer la sécurité du barrage, il n’est pas rare de trouver dans les barrages à masque d’autres matériaux fonctionnels [12].
v Un matériau de réglage ou de transition servant de support à l’étanchéité mince et la mettant à l’abri de tout poinçonnement par des éléments grossiers du massif support ;
v Une cheminée drainant, un tapis drainant ou les deux pour évacuer les infiltrations éventuelles à travers le masque ;
v des matériaux de protection soit du parement aval (terre végétale engazonnée, enrochements, maçonnerie de pierres sèches, soit du masque d’étanchéité comme des dalles de protection ou des pavés auto-bloquants mettant l’étanchéité mince à l’abri des agressions extérieures telles que la glace, les projectiles ou les chutes de blocs.

Table des matières

Introduction générale
CHAITRE 1: Généralité sur les barrages
1.1 Définition
1.2 Différents types de barrage
1.2.1 Barrage en béton
1.2.1.1 Typologie et description
1.2.1.2 Barrage-voûte
1.2.1.3 Barrages à contreforts
1.2.1.4 Barrages-poids
1.2.2 Les barrages en remblai
1.2.2.1 Barrages en enrochements
1.2.2.1.1 Construction
1.2.2.1.2 Enrochements en vrac
1.2.2.1.3 Enrochements arrimés
1.2.2.2 Barrages en terre
1.2.2.2.1 Introduction
1.2.2.2.2 Définition
1.2.2.2.3 Différents types de barrage en terre
1.2.2.2.3.1 Barrage homogène
1.2.2.2.3.2 Barrage zoné avec noyau étanche
1.2.2.2.3.3 Barrage à masque amont
1.3 Avantages et inconvénients de divers type de barrage
1.3.1 Barrage poids
1.3.1.1 Avantages
1.3.1.2Inconvénients
1.3.2 Barrage à contrefort
1.3.2.2 Inconvénients
1.3.3 Barrage à voûte multiple
1.3.3.1 Avantages
1.3.3.2 Inconvénients
1.3.4 Barrage à voûte simple
1.3.4.1 Avantages
1.3.4.2 Inconvénients
1.3.5 Digue en terre /Enrochement à noyau
1.3.5.1 Avantages
1.3.5.2 Inconvénients
1.3.6 Digue à masque amont
1.3.6.1 Avantages
1.3.6.2 Inconvénients
Conclusion
CHAPITRE 2 :Localisation et caractéristique du barrage étudier
2.1 Localisation
2.2 Situation général du basin versant
2.3 Caractéristiques géométriques du bassin versant
2.4 Caractéristiques de la retenue
2.4.1 Précipitation
2.4.2 Les apports d’El Agrem
2.4.2.1 Les apports Solides
2.4.2.2 Les apports liquides
2.4.3 Les débits de crue/crue de projet
2.4.3.1 Débit de pointe
2.4.3.2 Hydrogramme type
2.5 Caractéristiques de la digue
2.6 Ouvrages annexes
2.6.1 Dérivation
2.6.2 Evacuateur de crues de surface
2.6.2.1 Options fondamentales
2.6.2.3 Caractéristiques de l’évacuateur
2.6.3 Prise d’eau
2.6.4 Galerie de vidange de font
Conclusion
CHAPITRE 3: Etude des variantes
3.1 Introduction
3.2 Différents types d’organes d’étanchéité
3.2.1 Les barrages à noyau
3.2.1.1 Noyau argileux compacté
3.2.1.2 Noyau en béton bitumineux
3.2.2 Les barrages à masque amont
3.2.2.2.1 Masque en béton de ciment
3.2.2.2 Masque en acier
3.2.2.3 Masque en terre
3.2.2.4 Masque en béton bitumineux
3.2.2.4.1 Historique
3.2.2.4.2 Evolution des masques en béton bitumineux
3.3 Variantes proposées pour l’étanchéité du barrage El-Agrem
3.3.1 Barrage à noyau argileux
3.3.1.1 Conception générale de la digue
3.3.1.2 Constitution des remblais
3.3.2 Barrage à masque amont en béton bitumineux
3.3.2.1 Conception générale de la digue
3.3.2.2 Description du masque en béton bitumineux
3.3.3 Barrage à masque amont en béton de ciment
3.3.3.1 Généralités
3.3.3.2 Description du masque
3.3.4.1 Description du barrage à noyau central bitumineux
3.4 Etude technico-économique
3.4.1 Perspective technique
3.4.2 Perspective économique
3.4.3 Comparaison économique
3.4.4 Estimation global
3.4.5 Résumé des comparaisons économiques
3.5 Classification des différentes variantes
3.5.1 Adaptation au site
3.5.2 Séismiité
3.5.3 Disponibilité des matériaux
3.5.4 Difficulté de réalisation
3.5.5 Coût
3.5.6 Délai de réalisation
3.5.7 Résumé de la classification des variantes
Conclusion
CHAPITRE 4 : Etude de la répartition de la température sur la surface du masque 
4.1 Introduction
4.2 Données angulaires, géographiques et géométriques
4.3 Détail du masque du barrage « El Agrem »
4.4 Rayonnement solaire au sol et rayonnement terrestre
4.5 Bilan énergétique
Conclusion générale
Références bibliografiques

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