Soutenance mémoire
Principe de conception des digues de barrages
SYNTHESE SUR L’ETUDE DES DIGUES DE PETITS BARRAGES
L’étude préliminaire consiste à réunir le maximum d’informations reliées à l’historique du barrage, ses caractéristiques topographiques, la connaissance de la géologie locale et l’hydrodynamique de la région. Ceci demanderait un compte-rendu des activités entreprises comme la description du site d’approvisionnement des matériaux de construction, la localisation de brèches antérieures s’il y a eu lieu, et les moyens mis en jeu pour y remédier. En dehors de la planification et des aspects juridiques d’un projet de barrage, les principales études préliminaires à mener avant le choix de l’emplacement du barrage sont: Les études topographiques, Les études géologiques, Les études géotechniques, Les études hydrologiques.
Beaucoup d’autres points entrent dans les études préliminaires telles que les conditions relatives à la géographie humaine, les conditions sanitaires etc. Pour les premières investigations, l’existence aux environs du site de zones d’activités humaines ou d’ouvrages d’art au-dessous du niveau projeté de la retenue, oblige à laisser ces sites, même s’ils sont favorables à la création de réservoirs importants.
Les études sanitaires sont faites pour savoir le degré de pollution au niveau du site et dans quelles mesures cette pollution pourra être un facteur limitant l’utilisation du projet.
Etude climatique
Les conditions climatiques
Les conditions climatiques influencent de manière prépondérante les conditions d’exécution de l’ouvrage, le délai d’exécution. Il peut en être de même en ce qui concerne la durabilité de barrage. Quelques aspects particuliers sont décrits ci-dessous à titre d’exemple :
Noyau argileux des barrages en remblai (condition pendant la construction). La teneur en eau et le critère essentiel de la mise en place et de compactage optimal de noyau. Dans les régions ou la saison des pluies est longue et intense (pluies tropicales), la mise en place est souvent interrompue à cause de dégrée de saturation trop élevé des matériaux.
Barrage a contrefort (condition pendant l’exploitation).
La différence de température entre la tète du parement amont en contact avec l’eau froide de la retenue et la zone soumise au rayonnement solaire fait apparaitre des gradients thermiques importants pouvant conduire à la fissuration du béton.
Masque amont en béton asphaltique.
Ce matériau est particulièrement sensible aux effets des températures extrêmes :
Déformation plastique sous température élevée,
Vieillissement accéléré sous l’effet du gel et de l’exposition au rayonnement solaire.
Principe de conception des digues de barrages
La conception des digues de barrage devra répondre aux 7 critères suivants :
La digue devra être sécurisée contre les surverses vis à vis des crues par l’aménagement d’un évacuateur de capacité suffisante. A cet aspect devra s’ajouter celui de la possibilité de vidange,
Les pentes des talus doivent être stables pendant la construction, pendant la mise en eau et la mise en exploitation de l’ouvrage, ainsi que dans les cas de vidange rapide, La digue devra être conçue de manière à ne pas imposer des pressions excessives sur la fondation, Les infiltrations à travers la digue et le sol de fondation doivent être limitées et contrôlées de façons à éviter des risques de renard, La digue doit être sécurisée vis à vis de l’effet des vagues, Le talus amont doit être protégé contre le batillage (batillage des matériaux par l’action des vagues). La crête et le talus aval seront protégés contre l’érosion due au vent et au ruissellement des eaux de pluies, Si le barrage est dans une région sujette à des séismes, sa conception sera telle que le séisme le plus sévère, raisonnablement prévisible, n’endommage pas la fonction de la structure.
Caractéristiques du Bassin versant
Les altitudes Hmax et Hmin du bassin versant sont respectivement de 1786m et 788m, La surface du bassin versant obtenue par planimétrage est de 241 km², Le périmètre mesuré au curvimètre atteint 84km, La longueur du thalweg principal est de 32 km, Le coefficient de compacité de 1.52, L’altitude moyenne obtenue est de 1050m, La pente moyenne (I moy) de l’oued jusqu’au site est de 3.1%, La pente moyenne du Bassin versant est de 4.4%, L’indice de pente de 2.55%, La dénivelée maximale et la densité de drainage sont respectivement de 998m et 3.85km/km², La dénivelée spécifique de 396m, Longueur et largeur du rectangle équivalent : L = 35.3 km et l = 6.82 km, Le coefficient de torrentialité est de 22.5.
ETUDE DES INFILTRATIONS A TRAVERS LE BARRAGE
Dans le cas d’un barrage en terre, l’eau du bassin filtre à travers le remblai, en s’établissant graduellement de l’amont vers l’aval. Les infiltrations dans le corps de la digue peuvent induire des phénomènes pouvant nuire à la stabilité du barrage tels que :
L’érosion régressive.
Les débits de fuite excessifs.
La stabilité des talus.
C’est pour cela qu’on s’intéresse à réduire à des valeurs acceptables les débits d’infiltration et de les contrôler pour garantir l’ouvrage contre les dangers d’instabilité. Il est nécessaire de connaitre avant la construction, la position de la ligne de saturation et les valeurs des pertes par infiltration.
Le traitement des infiltrations doit permettre de déterminer les éléments indispensables suivant :
Détermination de la ligne de saturation ou ligne phréatique qui est confondue avec la ligne le long de laquelle la pression hydrostatique est nulle (la pression atmosphérique étant prise comme niveau de référence).
Tracé du réseau des lignes équipotentielles, c’est-à-dire des lignes reliant les points d’égal potentiel hydraulique au sein du corps de barrage et ses fondations.
Ce réseau nous permet de connaitre la valeur de la pression interstitielle en chaque point du champ de filtration ou la zone de saturation.
Tracé des lignes de courant qui représentent la trajectoire de l’écoulement de l’eau à travers le corps du barrage. Ces lignes nous permettent de calculer le débit de fuite.
Il est important donc que les caractéristiques des matériaux du massif et de la fondation soient bien connues car elles influent considérablement sur les phénomènes d’infiltration à l’origine de divers désordres.
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : SYNTHESE SUR LES ETUDES DES DIGUES DE PETITS BARRAGES
I.1 Introduction
I.2 Etude climatique
I.2.1 Introduction
I.2.2 Les conditions climatiques
I.2.3 Climatologie
I.3 Etude topographique
I.3.1 Introduction
I.3.2 Importance
I.3.3 Echelle du bassin versant
I.3.4 Echelle de la vallée
I.3.5 Echelle du site barrage
I.4 Etude hydrologique
I.4.1 Introduction
I.4.2 Indice de compacité de GRAVELIUS
I.4.3 La densité de drainage
I.4.4 Courbe hypsométrique
I.4.5 Indice de pente et relief
I.5 Hydrologie du bassin versant
I.5.1 Pluie de durée égale au Temps de concentration
I.5.2 Pluie maximale journalière
I.5.3 Temps de concentration
I.5.4 Paramètres hydrologiques
I.5.5 Etude de la crue
I.5.6 Apport solide et volume mort
I.5.7 Volume total du barrage
I.6 Etude géologique et géotechnique
I.6.1 Introduction
I.6.2 Phasage des études
I.6.3 Caractéristique des matériaux
I.7 Conclusion
CHAPITRE II : ETUDE DE CONCEPTION DE LA DIGUE DU BARRAGE OUED SIDI AISSA
II.1 Principe de conception des digues de barrages
II.2 Situation
II.3 Localisation de site de barrage
II.4 Caractéristiques du Bassin versant
II.5 Estimation de l’apport moyen annuel A0
II.6 Variabilité de l’apport
II.7 Apport des solides
II.8 Volume total
II.9 Volume utile
II.10 Détermination tranches des réservoirs au dessus de la retenue normale
II.10.1 Revanche
II.10.2 La côte des plus hautes eaux PHE
II.10.3 La hauteur de la digue
II.10.4 Largeur de la crête
II.10.5 Pente des talus
II.10.6 Dispositifs de drainage
II.10.7 Protection du talus amont contre l’effet de batiage
II.10.8 Profil type de la digue
II.11Conclusion
CHAPITRE III : ETUDE DES INFILTRATIONS A TRAVERS LE BARRAGE
III.1 Introduction
III.2 Etude des infiltrations dans le barrage et ses fondations
III.2.1 Détermination de l’équation de la ligne de saturation
III.2.2 Présentation des profils
III.2.3 Etude des infiltrations à travers le barrage d’Oued Sidi Aissa
III.2.4 Objectif
III.2.5 Information générales sur le code de calcul utilisé
III.3 Profils utilisés au niveau de modélisation
III.4 Résultats de la modélisation
III.4.1 Variante barrage homogène
III.4.2 Variante barrage zoné, à noyau central
III.5 Interprétation des résultats
III.5.1 Barrage homogène
III.5.2 Barrage zoné, à noyau central
III.6 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
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