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7/23/2019 Chapitre 1 ouvrages hydrauliques
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Chapitre I Introduction
SOMMAIRE:
• I-1 Avant propos
• I-2 L’eau en Tunisie
• I-3 L’eau dans le monde • I-4 Différents Types d’Ouvrages Hydrauliques
• I-5 Rappels d’hydrotechnique
• I-6 Références bibliographiques
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Avant propos
Dans ce cours, les ouvrages hydrauliques sont classés en quatre types selonleur rôle ou utilisation. On distingue :
• Les ouvrages de Retenue ou Barrages
• Les ouvrages de Prise et de Dérivation
• Les ouvrages d’Adduction ou de Transport
• Les ouvrages Routiers (Ponts, Buses et Dalots)
Les Techniques principales qui nécessitent la construction d’ouvragesHydrauliques sont :
• L’irrigation
• l’Alimentation en Eau Potable
• la Protection contre les Crues
• La production d’énergie hydroélectrique
• La navigation
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
L’ eau en Tunisie
Ressources potentielles :
4.84
109
m3
/ an (Tableau I-1.1) 13.5% des précipitations pays.
Précipitations : 36109 m3 / an (Figure I-1.1).
Mobilisation des ressources : Nécessite la construction
d’Ouvrages Hydrauliques.
Grandes variabilités :
Spatiale (Sud < 200 mm/an, extrême Nord > 1000 mm/an)
Temporelle (Pluies intenses, faible nombre de jours pluvieux)
Ouvrages Hydrauliques Importants
Exemples : Aménagements hydrauliques (Barrages et Ponts) surla Medjerda et sur les oueds Zéroud et Merguellil,…
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
707 à 1640 : 25 Sécheresses et 8 inond at ions
1640 à 1758 : 0 Sécheres se et 3 Inon dat ions
1758 à 1900 : 4 Sécheres ses et 2 Inon dat ions
ap rès 1900 : 20 Sécheres ses et 14 Inon dat ions
Gestio n des extrêmes : 1 année s ur 3 est
ext rêmement hum ide ou sèch e
Une grande variabilité
Source : Direction Générale des Ressources en Eau (DGRE)
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Potentiel Exploitable
Eaux de surface 2700 56 % 2500
Eaux souterraines 2140 44 % 2140
Total 4840 100 % 4640
Source : Ministère de l’Agriculture et des Ressources en Eau (2008)
Ressources en eau potentielles (millions de m3)
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Nord Centre Sud Total
Eaux de surface 2185 290 225 2700
Eaux
souterraines
Nappes
phréatiques
388 237 115 740
Nappes
profondes
285 220 895 1400
Total 2858 747 1235 4840
Source : Ministère de l’Agriculture et des Ressources en Eau (2008)
Répartition régionale des ressources en eau
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Carte des précipitations
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Mobilisation des ressources en eau
• La mobilisation des ressources en eau nécessite souvent la construction
d’ouvrages hydrauliques de grandes dimensions : Coût très élevé.
• Ressources en eau pas toujours facile à mobiliser (Cas de la Tunisie)
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Eaux de surface
La mobilisation des eaux de surface est assurée par 5 types d’ouvrages
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Le premier grand barrage
d'Afrique du Nord a été construit
en Tunisie sur l'oued Kébir (70
kilomètres au sud-est de Tunis).
Ce barrage a été mis en eau en
1928 pour l'alimentation en eaude Tunis.
La construction de barrages
a permis une meilleure gestion
des ressources hydrauliques.
En Tunisie, les barrages sont
gérés par la direction générale
des barrages et des grands
travaux hydrauliques (DGBGTH).
Barrages en Tunisie :
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Barrages et lac collinaires et
ouvrages d’épandage :
200 barrages collinaires766 lacs collinaires
4000 Ouvrages d’épandages
(Statistiques 2007)
Volumes mobilisés :
Barrages collinaires :
17 millions de m3
Lacs collinaires :
39 millions de m3
Ouvrages d’épandage :
23 millions de m3
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Pris individuellement, les barrages et les lacs collinaires mobilisent de faibles
volumes d’eau tout en ayant un coût économique très élevé.
Seule l’incidence socio-économique des barrages et les lac collinaires dans
les régions particulièrement déshéritées où ils sont localisés justifie le coût.
Justification des barrages et lac collinaires
Coûts unitaires de la Mobilisation des Eaux de Surface
Type de mobilisation Volume mobilisé Coût global Coût unitaire
Grands barrages 739 827 1
Barrages collinaires 110 400 4
Lacs collinaires 53 87.5 1.7
Ouvrages d’épandage 43 80 2
O H d li Ch i I I d i
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Eaux des nappes
Nappes phréatiques :
- Surexploitées- Taux de mobilisation > 100%
volume d’exploitation > volume d’alimentation des nappes.
Le volume de réserve est en baisse.
Nappes profondes : Reste un très petit reliquat à mobiliser.
Source : Ministère de l’Agriculture et
des Ressources en Eau (2008)
O H d li Ch it I I t d ti
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Répartition géographique et taux des nappes phréatiques
Grande région Nombre des nappes %
Nord 63 29,30Centre 95 44,18
Sud 57 26,51
Tunisie 215 100
O H d li Ch it I I t d ti
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Pour notre climat méditerranéen, les besoins en eau par habitant sont :
• besoins domestiques : 30 m3/an
• besoins industriels : 20 m3/an • besoins agricoles : 400 m3/an Total 450 m3 /an
Pour une population de 10 Millions d'habitants, le besoin total est de 4500 Mm3.
Comparé au 4640 Mm3 des ressources, le bilan est excédentaire (+140 Mm3).
Dans un futur proche, la demande sera supérieure aux ressources exploitables.En effet, en plus d’un accroissement annuel moyen de la population de 1.1 %,
deux scénarii sont envisageables pour l’évolution des besoins par habitant :
a.Scénario 1 : Un niveau de vie d'un européen actuel (510 m3/an/habitant pour
une agriculture de pays tempéré) :
Déficit : 10×106 ×510 - 4640×106 = 460×106 m3.b.Scénario 2 : Un niveau de vie d'un européen actuel (1200 m3/an/habitant
pour une agriculture intensive et en tenant compte de l'aridité) :Déficit : 10×106 ×1200 - 4640×106 = 7360×106 m3.
Recourir à l’économie d’eau et aux ressources non conventionnelles.
Bilan Ressources / Demandes en eaux en Tunisie
O H d li Ch it I I t d ti
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Projection de la demande et des ressources exploitables
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Actions pour augmenter le potentiel du Pays en eaux
1. Recharge induite et alimentation artificielle des nappes
(1000 Lacs collinaires et 200 retenues de montagne 160 Mm3)
2. Réutilisation des eaux traitées ainsi que des eaux de drainage
(300 Mm3/an traités par 106 stations, 150 Mm3 d’eaux de drainage
récupérables des 1500 Mm3 d’eau d’irrigation).
3. Dessalement des eaux saumâtres
Eau de mer 8000 109m3à 40 g/l en moyenne, coût encore très élevé Eau saumâtre, Kerkennah, Hôtels Djerba, Champs pétroliers et zones
Industrielles ( Borma, Skhira , Ghannouche )
4. Vulgarisation des techniques d’économie d’eau. Plusieurs volets:
Socio-Economique: sensibilisation des utilisateurs, diminution des
gaspillages et de pollution Technique: modernisation conduites, amélioration robinetterie, chasses
d’eau, et irrigation économisatrice d’eau.
Législatif: réglementation d’allocation et de concession d’eau, police
des eaux.
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Réutilisation des eaux traitées
Tataouine
Kébéli
Medenine
Tozeur
Gabès
Gafsa
Kasserine
Sidi
Bouzid Sfax
Kef Béjà
Jendouba
Bizerte
Kairouan Mahdia
Sousse Zaghouan
Nabeul
106 stations d’épuration (2010) dont
42 stations situées dans les zones côtières
2001 2009 2011 2016
Volume d’eaux épurées
(millions m3)169 238 264 300
Volume d’eaux épuréesréutilisées (millions m3)
42 63 93 180
Taux de réutilisation 25 % 27 % 35 % 60%
Domaines de réutilisation (2009):
Irrigation d’environ 9555 hectares, répartis
comme suit:
• Fourrages et arboriculture : 8100 ha
• Terrains de golf : 1030 ha
•
Espaces verts : 425 ha
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Périmètres agricoles
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Espaces verts
Pépinières
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Dessalement
Stations de dessalement de la SONEDE
Stations
Capacité
m3/jour
Mise en
service
Eau
brute(g/l)
Conversion
Kerkennah 3300 1983 3.6 75%
Gabès 34000 1995 3.2 74%
Zarzis 15000 1999 6.0 75%
Jerba1 15000 2000 6.0 75%
Jerba2 5000 2009 6.0 75%
Total 72 300
Soit une capacité totale cumulée de 117300 m3/j
Stations dans les secteurs hôtelier et industriel :
Nombre de stations estimé à 70 stations de capacitécumulée de l’ordre de 45000 m3/j.
Source : SONEDE(2008)
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Sensibilisation des utilisateurs à l’économie de l’eau
Sensibilisation des écoliers: Emplois de
temps, stylos casquettes, tee-shirts, … Spots télévisés et radiophoniques
ciblant toute la population.
Caravanes et transport public de sensibilisation portant des slogans et des illustrations
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
Plans de Gestion et Stratégie pour le Développement desRessources en Eaux en Tunisie
Plans Directeurs des Eaux du Nord et de l’Extrême Nord
Plans Directeurs du Centre et du Sud
Régulation et transfert d’eau
La stratégie de développement des ressources en eau est articulée autour des
quatre axes suivants :
1. Mobilisation de la Totalité des Ressources en eau identifiées
2. Prospection de nouvelles ressources
3. Recherche de ressources non conventionnelles
4. Economie de l’eau
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
M E R
ICHKEUL
MER
2
3 4
14
15 16
1011
9
85
7
6
13
16
1
12
D1 D2
D4 D5
D3
D23
D6
D7
D8 D9D10
D12
D11
D13
D19
D20
D14 D15 D16
D21
D18
D22
D24
D17
1 Ghardimaou2 Bulla Régia3 Sra Ouertane4 B Heurtma V5 B Heurtma VI6 B Heurtma IIb7 B Heurtma IIa8 B Heurtma IV
9 Badrouna10 Testour 11 Lakhmess12 Siliana13 Medjez14 Borj Toumi15 B. Vallée16 B.V. S7 S8
17 Mateur 18 Bizerte19 Cap Serrath20 Sejnane21 Mornag C.B.22 Sahel23 B. en route24 Tunis C.B.
Demandes
1 Nebeur 2 Ben Metir 3 Bou Heurtma4 Kasseb5 Sidi Salem6 Lakhmess7 Siliana8 El Aroussia
9 Joumine10 El Barrak 11 Sejnane12 Mornaguia13 Zouitina14 Zerga15 Kebir 16 El Moula
Barrages
Plan Directeur des Eaux du Nord et de l’Extrême Nord
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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g y q p
L’interconnexion des barrages
Les adductions des eaux du Nord
Les adductions du Grand Tunis
Le canal Medjerda-Cap Bon
Les adduction du Cap Bon,du Sahel et Sfax
Les adductions du Kairounais
Les adductions du Grand Sfax
Les adduction de Jelma / Sbeïtla
Les adductions du Grand Gabès Les adductions du Sud Tunisien
Systèmes de régulation etde transfert d’eau
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g y q p
L’ eau dans le monde
o L’eau est la substance la plus abondante dans l’environnement naturel.
o L’eau existe en trois états : Liquide
Solide
Vapeur
o L’eau forme les océans, les mers, les lacs, les rivières, les nappes, et la
couverture du sol.
o Eau à l’état solide : Glaces et neige (pôles et régions alpines).o Eau à l’état vapeur : Une certaine quantité d’eau existe dans l’atmosphère.
o L’eau est aussi un composant de divers minéraux de la croûte terrestre.
Le cycle de l’eau est un problème très complexe car l’eau est très
dynamique (mouvement permanent, perpétuel passage d’une phase à l’autre).
Souvent les estimations des quantités d’eau du globe concernent l’hydrosphère:
Eau libre en état liquide, solide ou gazeux existant dans l’atmosphère, à la
surface de la terre et dans la croûte terrestre (2000m).
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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g y q p
Cycle Hydrologique du Globe
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g y q p
Bilan Annuel des Eaux du Globe (1/2)
Eau douce :
68.7% : Glace et couverture
permanente par la neige
(Antarctique, Arctique,
régions montagneuse)
29.9% : eau souterraine.
0.26% : eau concentrée
dans les lacs, les réservoirs
et dans les rivières
Facilement accessiblepour nos besoins
économique et
absolument vitale pour
les écosystèmes.
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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UNITES OCEANS CONTINENTS
Superficie km² 361 300 000 148 800 000
Precipitation km3/an ( mm/an ) 458 000 ( 1270 ) 119 000 ( 800 )
Evaporation km3/an ( mm/an ) 505 000 ( 1400 ) 72 000 ( 484 )
Ecoulements vers la mer
Cours d’eaux
Souterrains
Total
km3/an
km3/an
km3/an
mm/an
-
-
-
-
44 700
2200
47 000
316
Précipitations continentales < 1/4 Evaporation des océans
39 % reviennent aux océans :
38 % Ruissellement de surface
1 % Ecoulements souterrains
Les 61 % restant sont évaporés des continents.
Il tombe en moyenne 1270 mm/an sur les océans et seulement800 mm/an sur les continents
Bilan Annuel des Eaux du Globe (2/2)
Source: Nations Unies, 1997
Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction
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Retrait mondiale d'eau par secteur 1900-2000
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Estimation des Quantités des Eaux du Globe
Superficie
(10^6 km²)
Volume
(km3)
% de l’eau totale
du globe
% des eaux
douces
Océans 361.3 1 338 000 000 96.5Eaux Souterraines Douces
Eaux Souterraines Salées
134.8
134.8
10 530 000
12 870 000
0.76
0.93
30.1
-
Humidité du Sol 82.0 16 500 0.0012 0.05
Glaces Polaires 16.0 24 023 500 1.7 68.6
Autres glaces et Neiges 0.3 340 600 1.025 1.0
Lacs Eaux Douces
Lacs Eaux Salées
1.2
0.8
91 000
85 430
0.007
0.006
0.26
-
Maraicages 2.7 11 470 0.0008 0.03Cours d’Eaux 148.8 2 120 0.0002 0.006
Eaux Biologiques 510.0 1 120 0.0001 0.003
Eaux Atmosphériques 510.0 12 900 0.001 0.04
Eaux Totales 510.0 1 385 984 610 100 -
Eaux Douces 148.8 35 029 210 2.5 100
Les océans contiennent 96.5 % des eaux du globe.
Eaux douces : 35 029 210 Milliards de m3
69.6 % sous forme de glaces (dont 68.6 % aux pôles)
30.1 % dans les nappes souterraines.
0.3 % autres sources
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Distribution des Ressources Mondiales en Eaux
Ressources
Renouvelables
Population Capita
109
m3
106
hab. m3
/anOcéanie 769 21 36619
Amérique Latine 10766 466 23103
Amérique du Nord 5379 287 18742
Europe de l'Est et Asie Centrale 7256 495 14659
Afrique 4184 559 7485
Europe de L'Ouest 1985 383 5183
Asie 9985 3041 3283
MENA* 355 284 1250
Sources: World Development Report, 1995; and World Bank estimates, 1995
La rareté de l'eau :
Moins de 500 m3, considéré comme seuil de pénurie: Jordanie (JO), Libye (LY),
Malte (MT), Territoires palestiniens (WE), Tunisie (TN) De 500 à 1000 m3, considéré comme seuil de tension: Algérie (DZ), Egypte(EG)
De 1000 à 3000 m3, considéré comme ressources suffisantes à l'heure actuelle :
Chypre (CY), Espagne (ES), Liban (LB), Maroc (MO), Syrie (SY)
Au dessus de 3000 m3, considéré comme ressources abondantes : Albanie (AL),
Bosnie (BK), Croatie (HR), France (FR) , Grèce (GR), Italie (IT), Slovénie (SL),
Turquie (TR).
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Disponibilité et
Utilisation des
Ressources enEaux dans les
Pays du MO et
de l’AN
(MENA)
Sources: World Resources
1992-93; Pacific Institute for
Studies in Development,
Environment and Security;
Stockholm Environment
Institute; and World Bank
estimates, 1990-1995.
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Différents Types d’Ouvrages Hydrauliques
Ouvrages de retenue (Barrages)
Ouvrages de Prise Ouvrages d’Adduction
Ouvrages Routier
Rappels d’Hydrotechnique
(Hydrologie, Hydraulique, Méca-Sols, Béton)
L’Hydrotechnique est une science appliquée et une branche du géniemécanique appliquée à l’utilisation des ressources en eau pourdifférentes fin économiques et à la limitation des effets désastreux de
l’énergie de l’eau en cas des crues. Pour la conception des ouvrageshydrauliques répondant à ces objectifs (Barrages, Ponts,...),
l’Ingénieur GC doit faire appel à plusieurs disciplines.
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Hydrologie :
Estimation des volumes d’apports et des débits maximaux, deshydrogrammes, et des sédimentogrammes.
Hydraulique :
Calculs des conditions des écoulements, débits, vitesses, pressions et forces
statiques et dynamiques de l’eau dans et sur les ouvrages. Calculs desécoulements dans les sols des fondations ou des ouvrages en Terre.
Mécanique des Sols :
Etude du comportement mécanique des sols sous l’action et/ou en présence
de l’eau et sous l’action du poids des ouvrages.
Béton :
Dimensionnement des ouvrages en Béton, BA et BP en contact avec l’eau
aussi bien pour les ouvrages de retenue que pour les ouvrages routiers.
Rappels d’Hydrotechnique
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−
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