Soutenance mémoire
Historique
Les barrages existent probablement depuis la préhistoire (réserve d’eau potable, d’irrigation, viviers, piscicultures) mais c’est au Moyen Âge qu’ils se sont fortement développés en Europe pour alimenter les moulins à eau. Il semble qu’ils aient parfois pu s’appuyer sur des sédiments accumulés en amont d’embâcles naturels. Les cartes anciennes, de Cassini par exemple portent témoignage des nombreux barrages de petites rivières faits par les paysans ou les moines locaux, pour conserver l’eau et y élever du poisson ou pour le rouissage du lin ou du chanvre.
En conservant des volumes d’eau et une hauteur d’eau plus importante en saison sèche, ces barrages ont également pu tamponner les fluctuations estivales des nappes (car toutes choses égales par ailleurs, c’est la hauteur d’eau qui contrôle la vitesse de percolation. Loi de Darcy).
Quelques exemples de grande barrages dans le monde
• Le barrage Hoover aux États-Unis (1931-1935)
• Les barrages d’Assouan sur le Nil, en Égypte
• Le barrage d’Inga sur le Congo, en République démocratique du Congo
• Le barrage d’Itaipu à la frontière entre le Brésil et le Paraguay
• La Centrale Robert Bourassa au Québec, Canada
• Le barrage des Trois Gorges en Chine
• Le barrage de la Grande Dixence, en Suisse, plus précisément en Valais, dans le val d’Hérens
• Le barrage Atatürk sur l’Euphrate en Turquie
• Le barrage Daniel Johnson sur la Manicouagan au Québec, Canada
• Le barrage de Nourek (300 m) au Tadjikistan est le plus haut du monde.
Les différente types des barrages
Barrage poids
Un barrage poids est un barrage dont la propre masse suffit à résister à la pression exercée par l’eau. Ce sont des barrages souvent relativement épais, dont la forme est généralement simple (leur section s’apparente dans la plupart des cas à un triangle rectangle.
Barrage voûte
Un barrage-voûte : le barrage de Monteynard La poussée de l’eau est reportée sur les flancs de la vallée au moyen d’un mur de béton arqué horizontalement, et parfois verticalement (on la qualifie alors de voûte à double courbure). La technique de barrage-voûte nécessite une vallée plutôt étroite (même si des barrages voûtes ont été parfois construits dans des vallées assez larges, poussant cette technologie à ses limites) et un bon rocher de fondation. Même lorsque ces conditions sont réunies, le barrage-voûte est aujourd’hui souvent concurrencé par le barrage-poids en béton ou le barrage en enrochements, dont la mise en œuvre peut être davantage mécanisée.
Barrage contreforts ou multi voûtes
Lorsque les appuis sont trop distants, ou lorsque le matériau local est tellement compact qu’une extraction s’avère presque impossible, la technique du barrage à contreforts permet de réaliser un barrage à grande économie de matériaux. Le mur plat ou multi voûtes en béton s’appuie sur des contreforts en béton armé encastrés dans la fondation, qui reportent la poussée de l’eau sur les fondations inférieures et sur les rives. Un des exemples le plus important de ce type est le barrage Daniel Johnson au Québec, Canada.
Barrages mobiles à aiguilles
Le barrage mobile ou à niveau constant, a une hauteur limitée ; il est généralement édifié en aval du cours des rivières, de préférence à l’endroit où la pente est la plus faible. On utilise généralement ce type de barrage dans l’aménagement des estuaires et des deltas.
Selon le type de construction le barrage mobile peut-être :
Le barrage à aiguilles, crée par l’ingénieur Charles Poirée en 1834, qui, s’inspirant des anciens pertuis, étendit le système sur toute la largeur du cours ; améliorant considérablement la navigation fluviale dès la moitié du XIXe siècle.
Le système Poirée consiste en un rideau de madriers mis verticalement côte à côte barrant le lit du fleuve. Ces madriers ou aiguilles d’une section de 8 à 10 cm et longues de 2 à 4 m, selon les barrages, viennent s’appuyer contre un butoir (ou heurtoir) du radier (sur le fond) et sur une passerelle métallique constituée de fermettes.
Barrages mobiles à battant
• A battant ou porte à axe vertical, comme le barrage moderne hollandais de (Maeslantkering), ou les portes à la Léonard de Vinci fermant le port canal de Cesenatico pour empêcher les fortes marées d’envahir les terres.
1=battant, 2=déversoir, 3=vanne à volet, 4=vanne à secteur.
L’écoulement de l’eau peut se produire par le dessous du battant lorsque la vanne à secteur inférieure est soulevée (ce qui permet aussi de nettoyer la surface de la plate-forme) , ou bien par le dessus en déversoir, lorsque la vanne supérieure à volet est abaissée.
D’autres types de barrages
Un barrage fait à la main sur un ruisseau. Il existe d’autres catégories de barrages, en général de taille plus réduite. Les barrages de stériles miniers : sont des barrages construits avec des résidus d’exploitation minière pour créer une zone de stockage de ces stériles. Les barrages sont montés au fur et à mesure de l’exploitation de la mine. Ils s’apparentent aux barrages en remblai. Les barrages de montagne : sont des ouvrages destinés à lutter contre les effets de l’érosion torrentielle. Ce sont des ouvrages construits en travers des torrents. Ils peuvent interrompre (partiellement ou complètement) le transport solide ; ils peuvent également fixer le profil en long d’un thalweg en diminuant l’agressivité des écoulements.
Choix du site et faisabilité de l’ouvrage
La construction de l’ouvrage repose sur des critères d’ordre techniques. Le choix de celui-ci repose sur des critères d’ordres techniques, économiques et sociaux. Les types de barrage peuvent être classés en différentes catégories selon le matériau de construction et selon le mode de résistance à la poussée de l’eau :
• Barrages en remblai homogènes drainés, zonés ou à étanchéité artificielle ;
• Barrages poids en béton;
• Barrages voûte.
Critères techniques
Les principaux paramètres techniques à prendre en compte dans la construction du barrage sont :
• la topographie et les apports du bassin versant ;
• la morphologie de la vallée ;
• les conditions géologiques et géotechniques.
Topographie et apports du bassin versant
Elle consiste à chercher un emplacement qui répond à la fois aux besoins en eau en fournissant un volume d’eau suffisant afin d’en tirer le type de l’ouvrage à édifier. Par souci de la rentabilité économique de l’ouvrage, on fait tendre le rapport V/C vers la plus grande valeur possible.
Avec V : volume d’eau emmagasinée
C : coût du barrage
forme de la vallée
Une vallée de forme convergente est intéressante. En effet, la construction d’un barrage en remblai suivant l’axe où la vallée se rétrécit le plus possible devrait permettre d’obtenir la plus faible longueur du barrage pour un volume élevé de la retenue.
Morphologie de la vallée
Tout barrage est nécessairement lié à son environnement. La morphologie de la vallée joue un rôle important dans le choix du site d’emplacement du barrage et du type d’ouvrage le mieux adapté. Bien entendu, l’emplacement idéal et le plus économique est celui d’un site étroit, précédé à l’amont par un élargissement de la vallée, à condition que les appuis du barrage soient sains En première approximation, une vallée large conviendra mieux à l’aménagement d’un barrage en remblai.
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Table des matières
Introduction
PARTIE I : GENERALITES ET RAPPELS BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre.I Historique
I.1 Quelques exemples de grande barrages dans le monde
I.2 Les différente types des barrages
I.2.1 Barrage poids
I.2.2 Barrage voûte
I.2.3 Barrage contreforts ou multi voûtes
I.2.4 Barrages mobiles à aiguilles
I.2.5 Barrages mobiles à battant
I.2.6 D’autres types de barrages
Chapitre.II Définition du profil général du barrage en terre
II.1 Hauteur de barrage
II.1.1 Hauteur normale de la retenue
II.1.2 Niveau des plus hautes eaux
II.1.3 Revanche
II.1.3.1 Hauteur des vagues
II.1.3.2 Vitesse des vagues
II.1.3.3 Revanche
II.2 Largeur en crête du barrage
II.3 Pente de talus
Chapitre.III Choix du site et faisabilité de l’ouvrage
III.1 Critères techniques
III.1.1 Topographie et apports du bassin versant
III.2 Géologie
PARTIE II CONCEPTION ET REALISATION DU BARRAGE EN REMBLAI A AMBATOVY
Chapitre.I Etudes topographique et hydrologiques
I.1 Etude topographique
I.1.1 Basin versant
I.1.2 Vallée de la rivière
I.1.3 Site du barrage
I.2 Etude hydrologique
I.2.1 Evaluation des apports
I.2.2 Estimation des débits de crue
Chapitre.II Etudes géologique et géotechnique
II.1 Echelle du bassin versant
II.2 Echelle de la cuvette
II.2.1 Travaux d’étanchéitisation
II.3 Echelle de la zone d’implantation
II.3.1 Cas de fondations rocheuses
II.3.2 Cas de fondations meubles
II.4 Essais d’identification
II.4.1 Essais mécaniques
II.4.1.1 Résistances au cisaillement
II.4.2 Essais hydrodynamiques
II.5 Echelle de la zone d’emprunt matériaux de construction
II.5.1 Identification et classification des sols
II.5.1.1 Teneur en eau naturelle W
II.5.1.1.1 Degré de saturation
II.5.1.1.2 Poids volumique
II.5.1.2 Limites d’Atterberg
II.5.1.3 Essai Proctor
II.5.1.4 Analyse granulométrique
Chapitre.III Etude de stabilité du barrage
III.1 Glissement rationnel: Méthode des tranches
III.2 Etude de l’équilibre d’un talus de barrage en terre par la méthode de FELLENIUS et de BISHOP
III.2.1 Méthode de FELLENIUS
III.2.2 Méthode de BISHOP
III.3 Stabilité mécanique de la fondation cas des ruptures planes
III.3.1 Stabilité en fin de construction
III.3.2 Stabilité en régime permanent
III.3.3 Vidange rapide
PARTIE III ETUDE D’UN CAS ET INTERPRETATION DES RESULTATS
Chapitre.I Technique de construction
I.1 Situation géographique
I.1.1 Conception du remblai
I.1.1.1 Dispositif drainant du remblai
I.1.1.2 Utilisation des géotextiles comme filtre ou drain
I.2 Planche d’essai
I.2.1.1 La planche d’essai
I.2.1.2 Dimensions
Chapitre.II Mode de suivie et contrôle
II.1 Matériel
II.2 Les objectifs du contrôle
II.3 Le contrôle du compactage
Chapitre.III Caractérisation Géotechnique
III.1 Introduction
III.1.1 Expression des résultats
III.1.2 Interprétation des Résultats
Conclusion
Annexes
