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r,W, -- roprmme de yt--r t1- e'9 'a.~e.27239 Gestion de l'eau ans es ouvrages rout Iers au a e ~~~~~~Document de travail7SSA TP no.29F VOLUME I RAPPORT Knowledge, Information and Technology Center (KNIT) Région Afrique Banque mondiale ! ' * f i ,'~~~~~~. 1 Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized Public Disclosure Authorized

Gestion de l'eau ans es ouvrages

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Gestion de l'eau anses ouvrages rout Iers

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VOLUME IRAPPORT

Knowledge, Information andTechnology Center (KNIT)Région AfriqueBanque mondiale

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Programme de politiques de transport en Afrique subsaharienneBanque mondiale et Commission économique pour l'afrique

DOCUMENT DE TRA VAIL SSA TP NO. 29F

GESTION DE L' EAU DANSLES OUVRAGES ROUTIERSAU SAHEL

Volume IRapport

Page 3: Gestion de l'eau ans es ouvrages

Glossaire et Abreviations

ALG Autorité de developpement intégré de la region Liptako-GourmaB. Bassin versantCIEH Comité interafricain d'études hydrauliquesDNHE Direction nationale de l'hydraulique et de l'energie du ministère de l'Industrie, de

l'Hydraulique et l'Energie - MaliHDM3 Highway Design and Maintenance Standard Model: lociciel de calcul économique des

investissements et de l'entretien routier, développé sous l'égide de la Banque mondiale

OHVN Opération de la Haute Vallée du Niger (office d'aménagement siégeant à Bamako)

ONBAH Office national des barrages et des aménagements hydroagricoles (Burkina Faso)

ONG Organization non gouvernementaleORSTOM Office pour la recherche scientifique et technique Outre Mer (France)PK Point kilométriquePL Poids lourdsRD Rive droiteRG Rive gaucheRN Route nationale, ou dans l'expression "côte RN" cote de la retenue naturelle, c'est-à-dire

du niveau superieur du deversoirTC Véhicule de transport en communTMJA Trafic moyen jjournalier annuelTN Terrain naturelVL Voiture légère

Le présent rapport a été rédigé par Messieurs Jean-Luc Fréjacques et Jean Perrin, du BCEOM, Sociétéfrançaise d'ingénierie, etmis en forme par Jean-Marie Lantran, spécialiste principal de l'Industrie de la construction, responsable de l'étude par la Divisiondes Infrastructures, Département au Sahel, Région Afrique de l'Ouest. La mission des experts et la préparation du rapport ont étéfinancés par le Fonds norvegien dans le cadre de la Revue des operations sahéliennes. La mission a largement bénéficié del'assistance de nombreux interlocuteurs au Burkina Faso, Togo, Mali et Niger.

Ce document est publié informellement par la Banque mondiale. Il est distribué pour encourager la discussion et les commentaires.Les conclusions, interprétations, et recommandations exprimées dans ce rapport sont celles des auteurs et ne doivent pas êtreattribuées à la Banque mondiale, à ses organisations affiliées, aux membres de son conseil d'administration ni aux pays qu'ilsreprésentent.

juillet 1997

Page 4: Gestion de l'eau ans es ouvrages

Contents

SOMMAIRE .... VII

1. L'OBJET, LES LIMITES ET PRESENTATION DU RAPPORT ..........

L'OBJET ET LES LIMITES DU PRESENT RAPPORT ......... 1LE DEROULEMENT DE LA MISSION .......... 2LA PRESENTATION DE L'ETUDE ........... 3

2. LES TYPES ET LES OBJECTIFS DES DIVERSES AMENAGEMENTS .......... 5

LA DESCRIPTION DES AMENAGEMENTS.HYDRAULIQUES COURANTS ........... 5(a) La mare (le bassin d'orage) ........... 6(b) Le puits perdu .......... 7(c) Le radier au fil de l'eau .......... 8(d) Le radier surélevé, avec buses/dalots et sans vannes .......... 9(e) Le radier surélevé avec dalots et vannes ......... 10(f) La route-digue avec dalots/buses surélevé s. 11(g) Le pont équipé de seuil fixe ou mobile .......... 12(h) Le barrage en amont de la route ......... 13(i) Les autres types d'ouvrages ........... 14

LES SPECIFICITES PAR PAYS OU REGIONS .......... 15

3. LES FACTEURS ET PARAMETRES A PRENDRE EN COMPTE .......... 1 7

LE TRAFIC ROUTIER .......... 17LA TOPOGRAPHIE ET LE CHOIX DU SITE ........... 17LA PLUVIOMETRIE/L'HYDROLOGIE .......... 18

(a) Les précipitations .......... 18(b) Les apports liquides moyens annuels .......... 19(c) Les debits de crue/crue de projet .......... 19(d) Le bassin versant .......... 20

LES APPORTS SOLIDES .......... 20(a) L'importance et la valeur des apports solides .......... 20(b) Le mécanisme de dépôt des apports solides .......... 21(c) La lutte controles apports solides .......... 21

LES CORPS FLOTTANTS .......... 21L'EVAPORATION .......... 22L'INFILTRATION .......... 23

Page 5: Gestion de l'eau ans es ouvrages

LA QUALITE DE LEAU .......... 23LE BELAN HYDRAULIQUE ET L'ECRETAGE DES RUES .......... 24

(a) Le bilan hydraulique .......... 24(b) L'écrêtage des crues .......... 24

LA DEMOGRAPHIE ET LES BESOINS EN EAU .......... 25LES APTITUDES CULTURALES, LES APTITUDES A L'IRRIGATION ET LES BESOINS EN EAU .......... 26

(a) Les aptitudes culturales .......... 26(b) Les aptitudes à l'irrigation . 26(c) Les besoins en eau .......... 27

4. CHOIX DES BONNES SOLUTIONS TECHNIQUES .......... 29

LE COUT DES TRAVAUX .......... 29CHOIX DU TYPE D'OUVRAGE SELON LES PARAMETRES ......... 30

Ouvrage à circulation permanents ou intermittente .......... 32Route sans retenue ou route-digue .......... 33Route sur la digue on en aval de la digue .......... 35

CHOIX DES BONNES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES .......... 35La route .... 35La digue .... 37L'évacuateur de crue .......... 38Les ouvrages de prise et de vidange ........... 40

5. CHOIX ET JUSTIFICATION ECONOMIQUES ..........41

COMMENT SE POSE LE PROBLEME? .......... 41LE COUT D'OPERATION DES VEHICULES . 42LE COUT DE CONSTRUCTION ET D'ENTRETIEN DES OUVRAGES .......... 42

(a) Le coût de construction et d'entretien des ouvrages ........... 42(b) Le coût d'entretien de la chaussée .......... 43

LA VALORISATION DES AVANTAGES SOCIO-ECONOMIQUES .......... 43(a) Introduction .......... 43(b) L'utilisation agricole .......... 44(c) L'utilisation de l'eau par les populations et le cheptel .......... 45(d) La pêche .......... 46

6. INITALISAlON,ETUDE,CONSTRUCI1ON ET GESTION .......... 47

L'INITIALISATION .......... 47L'ETUDE ET LA CONSTRUCTION .......... 48

(a) Le réseau principal .......... 48(b) Les routes rurales .......... 49

L'ENTRETIEN ......... 50(a) Les routes principales .......... 50

LA GESTION DES OUVRAGES . 50

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7. RESUME ET CONCLUSIONS . ......... 53

LES TYPES ET LES OBJECTIFS DES DIVERS AMENAGEMENTS .......... 53LES FACTEURS ET LES PARAMETRES ...... 55A PRENDRE EN COMPTE .......... 55

(a) Le trafic routier ........ 55(b) La topographic .......... 55(c) Les données hydro-climatologiques .......... 55(d) Le bassin versant .......... 55(e) Les apports solides .......... 56(f) Les corps flottants ........... 56(g) L'évaporation ............ 56(h) Les infiltrations .......... 57(i) La qualité de l'eau .......... 57(j) Le bilan hydraulique/L'écrêtage des crues .......... 57(k) La démographie et les besoins en eau .......... 57(1) Les aptitudes culturales et les besoins en eau .......... 58

LES CHOIX TECHNIQUES ET ECONOMIQUES DES SOLUTIONS .......... 58(a) L'introduction .......... 58(b) Les choix techniques de base .......... 58(c) Les bonnes dispositions constructives .......... 58(d) Le choix et la justification économique .......... 59

LA GESTION DES OUVRAGES A RETENUE HYDRAULIQUE .......... 60(a) L'initialisation du projet .......... 60(b) La concertation et l'organisation des études et de la construction .......... 60(c) La participation des bénéficiaires .......... 61(d) L'organisation de l'exploitation et de l'entretien .......... 61

ANNEXES ..... 63

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SOMMAI RE L es pays en développement à courte saison des pluiesgaspillent souvent une ressource précieuse (l'eau de pluie)parce que les ouvrages routiers ou de drainage sont mal conçus.

Ceci est particulièrement visible dans les pays du Sahel. Sur les routesprincipales, l'eau est considérée seulement comme un ennemi, et nonune richesse à conserver et à utiliser. Sur les routes et pistessecondaires, le souci de se protéger contre l'eau conduit à construiredes ouvrages excessifs et coûteux, en s'inspirant de normes importéesde pays à climats différents.

Le présent rapport donne des conseils pour inclure des ouvrages degestion de l'eau dans les projets routiers. Ainsi, on pourra soit utiliserl'eau mise en réserve, soit éviter les ouvrages de drainagesurdimensionnés. Un manuel, préparé en parallèle, donne desindications pour préparer les projets techniques et les analyses coûts-bénéfices. Bien que la zone revue soit le Sahel, les conclusions peuvents'appliquer à d'autres régions à courte saison des pluies.

Contenu du Rapport

L'étude de cas (financée par la Norvège) a été lancée par la Banquemondiale, dans le cadre de la revue des operations sahéliennes. Elle apassé en revue des ouvrages hydrauliques routiers au Burkina Faso,nord Togo, Niger, Mali, et Mauritanie. Ces ouvrages comportaient:

* des ouvrages de rétention: mares ou bassins d'orage, guéssurélevés, ponts équipés de vannes et barrages, et

* des ouvrages de protection contre l'eau; puits perdus, gués, etponts.

Le rapport décrit ces ouvrages de gestion de l'eau. Il en évalue lesbénéfices socioéconomiques. Il donne des indications sur la manièrede les entretenir et de les utiliser.

Conclusions

On a noté des différences significatives dans le nombre et les typesd'ouvrages utilisés dans les pays sous revue. Ceci est dû en partie à ladiversité des environnements naturels et humains. Mais cela est aussidû à des perceptions très variables des avantages et coût de cesouvrages par les services routier.

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viiiiSommaire

Le plus grand nombre d'ouvrages a été trouvé au Recommandations socio-économiquesBurkina Faso. Les conditions naturelles sonfavorables, et les ingenieurs routiers sont très bien L'évaluation socio-économique doit prendre eninformé de l'intérêt de ces ouvrages. compte le coût d'usage des véhicules sur la section

de route, les coûts de construction, d'entretien, etAu Mali, la direction des routes est consciente des d'utilisation des ouvrages, le type et l'importanceavantages procuré par ces ouvrages, mais elle en craint des activités agricoles, les besoins en eau pourle coût et aussi les dangers potentials pour la route. l'homme et pour le bétail, les impacts sur

l'environnement et sur la santé. Sur ces bases, lesAu Niger, l'importance des dépôts solides crée une concepteurs de projets routiers peuvent évaluercontrainte majeure. l'intérêt présenté par ces ouvrages.

En Mauritanie, les ouvrages sont surtout orientésvers des usages agricoles. Recommandations générales

Au Togo, l'unique ouvrage visité est le barrage-route Les autorités en charge de la gestion de l'eau et desde Kabou. routes doivent être impliquées dès le début dans le

processus de conception. L'utilisation des ouvragesdoit être à la portée des populations et des

Recommandations techniques. organisations qui les assistant sur le terrain.L'entretien et l'utilisation doivent être une

Il faut prendre en compte de nombreux facteurs dans préoccupation majeure pour le concepteur, car seulsla conception des ouvrages: trafic routier, topographie, les ouvrages bien entretenus ont des chances depluviométrie et hydrologie, bassin versant, durer. Ceci conduira à construire des ouvragesévaporation, infiltration, qualité de l'eau, besoins en robustes et à utiliser des méthodes manuelles, aueau pour la population, le bétail, ou la culture. moins sur les routes rurales et les pistes.

Les directions des routes devront aussi préparer etUne recommandation majeure du rapport est de diffuser des manuels d'utilisation et d'entretien, ouconserver des normes techniques homogènes sur des brochures d'instruction pour former lesles routes où le trafic dépasse 30 vélicules/jour. Si le usagers, et pour réduire les coûts au cours de la vietrafic est plus faible, on peut réduire les des ouvrages.caractéristiques sur de courtes sections. Autresrecommandations: des digues construites commede simples remblais peuvent servir à stocker l'eau sila nature du terrain et la hauteur de retenue lepermet; les talus doivent toujours être protégés; unbassin de dissipation de l'énergie doit toujours êtreinstallé même pour des différences légères entrel'amont et l'aval de l'ouvrage: il faut dessiner trèssoigneusement le chenal de fuite.

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L'OBJET, LES LIMITES ETLA PRESENTATION DU RAPPORT

L a gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au Sahel estouvent mal conçue, pour les raisons suivantes:

*Sur les routes les plus circulées, on a tendance à traiter l'eaucomme une ennemie de la route et d s'en débarrasser le plus vite etle plus loin possible. Le projeteur routier oublie parfois que l'eauest une ressource précieuse au Sahel, qu'il pourrait en tirer partipour la construction et l'entretien de la route elle-même, et surtoutque les riverains seraient très heureux d'en profiter, non seulementlorsque celle-ci manque le plus, en fin de saison sèche, mais mêmeaussi, dans certaines régions, seulement pendant une courtepériode pour la culture et pour l'élevage.

* Sur les routes les moins circulées et les pistes rurales, les normesde construction importées de pays dont le climat et le trafic routiersont très différents de ceux du Sahel, conduisent parfois àsurdimensionner les ouvrages hydrauliques, et à construire la routesur un remblai coûteux et souvent non justifié.

Cette double constatation de mauvaise gestion de l'eau dans lesouvrages routiers au Sahel a conduit la Banque mondiale à com-mander une étude de cas, financée par le Fonds Norvégien (Nor-wegian Trust Fund) dans le cadre de la Revue des operationssahéliennes (Sahelian Operations Review). Cette étude de cas a étéconfiée à deux experts qui ont visité plusieurs pays d'Afrique del'ouest en juin-juillet 1992. Leur rapport de mission a donné lieu àl'établissement de deux documents:

* le présent Rapport,* le Manuel d'exécution.

L'OBJET ET LES LIMITES DU PRESENT RAPPORT

Le présent rapport est destiné aux directeurs des routes, del'hydraulique ou des agences de gestion de l'environnement despays sahéliens et à leurs services d'étude ainsi qu'aux ingénieursconseil de conception et qu'aux spécialistes techniques etéconomiques des grands bailleurs de fonds intemationaux ou desONG finançant des routes ou des pistes en zone sahélienne. Il apour objet:

* De décrire les divers types d'ouvrages routiers permettantd'assurer la maîtrise de l'eau en région sahélienne;

a De montrer comment évaluer l'intérêt socio-économique desouvrages aménagés pour créer une retenue d'eau, pérenne ounon, à l'amont de la route;

* De faire des recommandations aux projeteurs dans le domainetechnique et aux administrations dans celui de la conduite duprojet, de l'entretien des ouvrages et de leur gestion.

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Chapitre 1

Le présent Rapport est consacré aux ouvrages routiers. Les ouvrages hydrauliquespour retenir ou évacuer l'eau jouent un rôle secondaire. En d'autres termes la routeest le produit principal du projet et la retenue d'eau est un sous-produit, qui nemérite donc qu'une faible partie des ressources totales affectées au projet. Le cas desouvrages à vocation principals de retenue d'eau, avec un aspect secondaire de pisteou de route est différent et n'est pas considéré dans le présent Rapport.

La zone d'étude, la zone sahélienne, est limitée au sens hydrologique du terme parles isohyètes de 200 et 850 mm/an; on y a englobé les régions plus au sud àpluviométrie plus forte mais qui souffrent également de graves problèmes saisonniersde sécheresse chaque fois que la zone ne possède pas de nappe phréatique parce quele socle affleure la surface dusol; ces régions ont étéincluses dans la zone d'étude - _

qui se trouve ainsi limitéegrossièrement par les _ __ _. Le

isohyètes 200 et 1 200 mm/an(voir la Carte 1.1). .

Dans le présent Rapport, ons'attache surtout à décrire lagamme très large des solu--__'_.tions, à discuter les facteurs C. , ) _importants à prendre en ;compte et leur incidence sur _ _ .\____ __.

les choix et à donner la *, v. ....,.

méthodologie de évaluationéconomique des projets. Onmontre enfin au Chapitre 8comment du point de vueinstitutionnel, promouvoir, _,,

suivre et gérer les projets _comportant une retenue l ,Dd'eau. Les détails etproblèmes techniques sont Piu..ff'dUae *u1fle et éeseiu desohyetes

traités dans le Manuel.

LE DEROULEMENT DE LA MISSION

Les termes de référence prévoyaient que pour cette étude une mission composéed'un ingénieur routier et d'un spécialiste de barrages parcourerait plusieurs pays duSahel, discuterait du problème posé avec les autorités locales responsables des routes,de l'agriculture et de l'hydraulique villageoise et visiterait les installations existantespour en tirer les enseignements utiles.

C'est ce qui a été fait en juin et juillet 1992; à la suite d'informations recueillies avantle départ, la mission a visité en accord avec la Banque, les pays ci-dessous:

Le BURKINA FASO du 22 au 30juinLe Nord TOGO le ler juilletLe NIGER du 02 au 07 juillet,Le MALI du 08 au 14 juillet,La MAURITANEE du 15 au 18 juillet.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel: Rapport 3

La mission a rencontré essentiellement les administrations locales mais aussi desbailleurs de fonds, des bureaux d'études, des entrepreneurs, des ONG et desorganismes de recherche. Sur les sites visités elle a discuté autant que possible avec lesvillageois utilisant la réserve d'eau, Elles a partout reçu un excellent accueil et souventrecueilli des avis intéressants.

La plus grosse difficulté à laquelle s'est trouvée confrontée la Mission a été d'obtenirdes données anciennes précises; les projets de plus de cinq ans sont en généralintrouvables rapidement dans les administrations (sauf en Mauritanie); le personnelchargé de la construction et de l'entretien évolue rapidement et le souvenir del'histoire ancienne des routes et des ouvrages n'existe pas dans la mémoire collective.Les renseignements les plus précis se trouvent chez les ingénieurs conseils et lesentreprises; mais chez eux aussi le personnel tourne vite.

LA PRESENTATION DE L'ETUDE

Le Rapport fait la synthèse des renseignements recueillis et analysés et des observationsfaites. Le sommaire donne la composition de ce rapport. Les trois premiers chapitres sontsurtout descriptifs, les deux suivants doivent aider à faire des choix techniques judicieuxet, à juger de l'intérêt économique du projet, le sixième chapitre est plus spécifiquementdestiné aux administrations et vise à la promotion de réformes institutionnelles utiles. Lesannexes donnent le cadre de référence de la mission, la liste des personnes rencontrées,des modèles de texte insérés dans les termes de référence des études d'ouvrages, et de labibliographies Enfin un carnet de photos permet de bien visualiser les ouvrages oucertains de leurs détails et de rendre ce rapport plus vivant.

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2. LES TYPES ET LES OBJECTIFS DESDIVERSES AMENAGEMENTS

O n rencontre au Sahel de très nombreux types d'ouvragesroutiers assurant la gestion de l'eau. Si l'on cherched'établir une typologie de ces ouvrages, on distinguera:

* Ceux qui assurent une circulation routière permanents (ponts,dalots) et ceux qui exigent certaines coupures (radier);

* Ceux qui permettent à une rivière ou à un oued de franchir laroute sans nuire à sont intégrité: ponts, dalots ordinaires ouradiers mais sans constituer la moindre retenue hydraulique;

* Ceux qui, outre qu'ils assurent le passage de l'eau et descrues, permettent la création d'une retenu:

-pérenne-temporaire

* Ceux qui sont formés d'éléments fixes et ceux qui componentdes vannes mobiles assurant une meilleure maîtrise du niveaudu plan d'eau amont;

* Ceux qui présentent une grande hauteur de retenue et ceuxqui présentent une faible hauteur.

La mission a constaté des retenues de 1 mètre à 10 mètres d'eau.Il n'y a pas dans ce domaine de separation brutale puisqu'onpasse de façon progressive de 1 à 10 mètres mais il est certain queles dispositions constructives des ouvrages de 10 mètres deretenue diffèrent sensiblement de celles des petits ouvrages àretenue de 1 mètre.

D'autres critères de distinction (écoulement unidirectionnel oubidirectionnel, existence ou absence d'ouvrages de prise d'eau,etc.) peuvent encore être mentionnés mais ils sont moinsdéterminants que les critères signalés plus haut.

Nous allons dans la suite donner d'abord la description des typesd'ouvrages les plus courants rencontrés, en soulignant leursavantages, leurs inconvénients, les précautions à prendre et lescontre-indications éventuelles de leur emploi. Puis nousindiquerons les spécificités régionales observées.

LA DESCRIPTION DES AMENAGEMENTSHYDRAULIQUES COURANTS

Ce chapitre passe en revue les types et l'objet des aménagementsle plus couramment utilisés, qui sont:

(a) La mare (bassin d'orage),(b) Le puits perdu,(c) Le radier au fil de l'eau,(d) Le radier surélevé avec ou sans buses ou dalots, sans vannes,(e) Le radier surélevé avec dalots et vannes,

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61Chapitre 2

(f) La route digue avec dalots surélevés,(g) Le pont équipé de seuil fixe ou mobile,(h) Le barrage en amont de la route,(i) Les autres types d'ouvrages.

(a) La mare (le bassin d'orage)LA DESCRIPTION. La mare est l'ouvrage le plus simple à réaliser. Ilconsiste en un trou dont le fond descend sous le niveau de la nappephréatique, au moins pendant et aussitôt après la saison des pluies. Leschéma courant est rectangulaire, le grand côté étant parallèle à la route,la largeur étant égale à une ou plusieurs fois la largeur de l'engin deterrassement utilisé. Les bords de la mare doivent être sommairementaménagés, aux engins ou à la main, pour faciliter l'écoulement de l'eauvers le trou et pour éviter les accidents (noyades) d'enfants ou de bétail.Un côté au moins est aménagé en pente douce pour faciliter l'accès. Lebassin d'orage est une variante de mare qui a pour but de recueillir leseaux de ruissellement avant d'évacuer le surplus soit dans un coursd'eau, soit dans la nappe phréatique.

LE CONTEXTE. On peut creuser une mare partout, quel que soit le traficde la route, a condition que la nappe phréatique ne soit pas tropprofonde (au moins au moment de l'année où elle est au plus hautniveau), ou que le terrain soitimperméable. Si le terrain estperméable, si le niveau de la nappe la marc (vuc en plan ct coupc longitudinaic)

phréatique est profond et si l'on veutconserver l'eau, il faut étancher lefond à l'aide d'une coucheimperméable (argileuse) compactéede 50 cm d'épaisseur.

LE COÛT. Le coût d'excavation estmodéré (2 à 4 $EU par mètre cube) siun engin de terrassement estdisponible à proximité. Le coût estnul ou insignifiant quant la mare estl'aménagement final d'un emprunt dematériaux utilisé pour la constructionde rechargement de la route.

LES AVANTAGES. Une mare creusée avant ou pendant la construction oùl'entretien/réhabilitation de la route peut fournir de l'eau àl'entreprise chargée des travaux, ce qui lui épargne des transportscoûteux, sur de longues distances. La mare est ensuite utilisée par lesriverains, pendant au moins les premiers mois de saison sèche, pourabreuver du bétail ou irriguer un jardin.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel |

LES CONTRE-INDICATIONS/LES PRECAUTIONS. Une mare coupe d'un fossc rvv&u de mocUonsn'apporte rien en terrain perméable. Il estdéconseillé de creuser une mare à proximitéimmédiate de la route, en raison des risques decontamination des couches de chaussée, etparce que cela peut aggraver les conséquencesd'un accident pour un véhicule sortant de laroute. Dans le cas d'un bassin d'orage, ledimensionnement des fossés qui recueillentl'eau et l'amènent jusqu'au bassin doit êtreparticulièrement soigné. Ces fossés doiventêtre protégés contre l'érosion, au moyen demoellons par exemple, afin de limiter laquantité de sédiments apportés parl'écoulement, et de maintenir la stabilité desfossés. Des precautions analogues doivent être prisespour l'évacuation, qui permet la restitution des débits excédentairesau cours d'eau naturel.

(b) Le puits perduLA DESCRIPTION. Le puits perdu est un ouvrage qui permet l'évacuationdes eaux de ruissellement vers la nappe phréatique. Cet ouvrage secompose d'un dispositif de captage (caniveaux ou fossés), d'unstockage et d'un dispositif d'évacuation vers la nappe (généralement unpuits crépine entouré de matériaux drainants). Le volume de stockagedépend de la quantité d'eau ruisselée pendant un épisode pluvieux.

LE cONTEXTE. Le puits perdu est utilisé dans les zones où l'évacuationde l'eau par gravité dans des tuyaux ou fossés n'estpas économiquement envisageable, et lorsque le sous-sol est perméable à faible profondeur. Le débit (c pupt= perdud'infiltration dans la nappe d'un puits perdu est <coupe transersale)faible. Le stockage de l'eau ruisselée est assuré par lebassin d'accumulation, dont le volume doit êtred'autant plus important que la superficie collectée estgrande ou imperméable.

En zone urbaine, du fait de problèmes d'emprise, lebassin d'orage est le plus souvent constitué d'unecuve sectionnée. Cet ouvrage est donc très coûteux.En zone rurale, une lnare joue avantageusement lemême rôle.

LE COÛT. Un puits perdu doté d'une cuved'accumulation de 24 mètres cubes (3 m x 4 m x 2 m)coûte environ 5 à 8 000 $ EU. Un bassin d'orage, sansles fossés de collecte, coûte de 2 à 4 $ EU par mètrecube excavé en terrain meuble, avec dépôt des terres àproximité. Le coût du puits perdu augmente très vite _ __Iavec la profondeur, et avec la difficulté de perforation.

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Chapitre 2

LES AVANTAGES. Le but recherché est d'évacuer l'eau de la chausséepour permettre le passage des véhicules. Compte tenu de son coût,cet ouvrage est utilisable en zone urbaine. Il permet alors de ne pasinonder les parcelles voisines.

LES CONTRE INDICATIONS/LES PRÉCAUTIONS. La nappe phréatique est le plussouvent utilisée pour l'alimentation en eau humaine et animale. Il estdonc contre indiqué, d'envoyer dans la nappe des eaux deruissellement polluées par les huiles, graisses, hydrocarbures etmétaux lourds provenant de la circulation automobile, ou par lesdétritus divers qui stagnent sur la chaussée ou dans les fossés decollecte. L'utilisation de cet ouvrage doit donc être faite avec precautions.

Le puits perdu n'a pas d'effet quand le terrain dans lequel l'eau doitêtre envoyée est peu ou pas perméable. La porosité du terrain naturelau droit du puits doit être préservée (par dégrillage-dessablage) ouentretenue, afin de maintenir la perméabilité du filtre, garant d'unfonctionnement normal de l'ouvrage.

(c) Le radier au fil de l'eauLA DESCRIPTION. La route suit le terrain naturel, pour ne pas créerd'obstacle à la circulation de l'eau, et descend dans le talweg. Leprofil en long suivant le terrain naturel, peut présenter des pentesassez raides. Pendant la durée de l'écoulement (soit pendant et aprèsles orages), le passage est coupé par la circulation de l'eau sur laroute. La structure de la chaussée doit permettre de résister àl'érosion pendant le passage de l'eau. L'ouvrage peut être souple(chaussée en béton bitumineux surempierrement) ou rigide (dalle béton). le radier au fil de l'eauDes parafouilles en béton, maçonnerie (coupe transversale de la route)ou gabions sont installées en amont etsurtout en aval (voir Photo 1).

LE CONTEXTE. Ce type d'ouvrage nestacceptable que pour des niveaux detrafic faibles et dans des climats telsque les restrictions de circulation qu'il .. ..

entraîne ne sont ni trop fréquentes, ni ;trop longues. La dimension du bassinversant influe également sur la duréed'évacuation de la crue. Une analyseéconomique spécifique permet dedéterminer le niveau de trafic au-delà des gabions protègent la route à l'aval de l'oued

duquel un ouvrage de ce type (àpraticabilité non permanents), n'estplus acceptable.

LE COÛT. Une chaussée bétonnée de 6 m de large et 20 cm d'épaisseurreposant sur une base en graveleux de 50 cm d'épaisseur, et protégéepar deux parafouilles en béton armé de 1.5 m de profondeur et 15 cmd'épaisseur peut coûter entre 1 000 et 2 000 $ EU par mètre linéaire,selon le caractère affouillable ou non du lit.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel |

Au-delà de ce coût d'investissement, il faut prendre en radier surélevé avec buses sans vannecompte les coûts d'entretien du radier et de sesprotections après chaque saison des pluies. Le coût desrestrictions de circulation doit également êtreconsidéré dans l'analyse économique.

L'AVANTAGE. Correctement réalisé, cet ouvrage esttrès économique, et ne perturbe pas l'écoulementnaturel des eaux et des sédiments. Il est dans cesens très «écologique».

LES CONTRE-INDICATIONS/LES PRECAUTIONS. Cetype d'ouvrage est contre-indiqué si lesconditions d'écoulement conduisent àdes interruptions longues (plus de 24heures) et fréquentes (plus de 10 foispar an). Il est également à proscrire dans les zones très érodables(sols fins non cohérents par exemple), car les coûts de protection anti-érosive (investissement et entretien) deviennent excessifs, rendant lasolution moins compétitive qu'un ouvrage classique (pont, dalot ... ).L'ouvrage est dangereux pour la circulation, du fait des pentes raides, desaccès et de l'écoulement sur l'ouvrage (vitesse et hauteur de l'eau).

(d) Le radier surélevé, avec buses/dalots et sans vannesLA DESCRIPTION. Le radier n'est plus au niveau du fil d'eau du talwegmais à un niveau supérieur. Sous la chaussée, calé au niveau du fild'eau ou légèrement au-dessus, on a posé des petits ouvrages, busesou dalots, qui permettent l'écoulement des eaux hors pointes de crues(voir Photos 2 et 4).

LE CONTEXTE. Ce type d'ouvrage est employé sur des routessecondaires, et pour rivières à écoulement de longue durée ou dansdes bas fonds inondés en saison des pluies. Il permet au trafic depasser au sec, sauf lors de grandes crues.

LE COûT. Dans des rivières où l'on peut trouver des galets ou despierres, ce type d'ouvrage peut coûter environ 2 000 $ E.U. au mètrelinéaire. Dans les régions où le sol est en matériaux fins et la pierreéloignée, les protections en béton ou enrochements nécessairesrenchérissent considérablement cet ouvrage qui peut alors coûterdeux fois plus.

LES AVANTAGES. L'intérêt de remonter le niveau du radier au-dessus decelui du fil d'eau est de réduire la fréquence et la durée desinterruptions de trafic, et d'autre part d'adoucir le profil en long de laroute au voisinage du gué.

LES CONTRE-INDICATIONS/PRECAUTIONS. Lors des crues, cet ouvrage est lesiège de tourbillons et mouvements d'eau rapides qui exigent de lebien protéger contre les érosions. Le radier doit être en béton. L'amontet surtout l'aval doivent être soigneusement protégés par des dallesen béton et des enrochements. Le long de la route le radier en béton

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Chapitre 2

et les protections doivent s'étendre au-delà de la zone des buses et intéressertoute la région submergée lors du passage des plus grosses crues.

(e) Le radier surélevé avec dalots et vannesLA DESCRIPTION. L'ouvrage est semblable au précédent mais on ménagedans les piles et culées des rails ou des feuillures qui permettent d'yplacer des panneaux de batardeau mobiles et de maîtriser ainsi la hauteurd'eau à l'amont de l'ouvrage (voir Photo 5). Le dalot conduit à un ouvrageplus simple et plus clair que la buse qui est de ce fait peu recommandée.

LE CONTEXTE. Ce type d'ouvrage est généralement employé sur lesroutes secondaires et dans des zones habitées. Les paysans prennentsoin de l'ouvrage dont ils manoeuvrent les vannes et qui leur permetde régler le niveau de l'eau notamment dans les zones rizicoles, oupour les cultures d'arrière-saison.

LE COT. Le coût est comparable à celui des radiers surélevés sansvannes, car les affouillements et érosions sont du même ordre degrandeur. Il faut seulement y ajouter le prix des panneaux debatardeau mais ceux-ci sont généralement fabriqués sur place desprix très économiques.

radier surélevé avec dalots et vannes(élévation et coupe)

JA

COUPE A. A Feuillurespour batardeau

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel

LES AVANTAGES. Outre les avantages du radier surélevé sans vannes, cetype d'ouvrage permet aux paysans de pratiquer certaines cultures oude les rendre plus productives.

LES CONTRE-INDICATIONS/PRECAUrIONS. Ce sont les mêmes que celles desradiers sans vannes; mais l'installation de vannes augmente le risquede débordement, et la protection de l'ouvrage doit être toutparticulièrement soignée.

(f) La route-digue avec dalots/buses surélevésLA DESCRIPTION. La route est en remblai au-dessus du niveau des crueséventuelles. Les petits ouvrages inférieurs (buses, dalots) sont placésnettement au-dessus du fond de la vallée, mais sont dimensionnéspour pouvoir écouler les plus grosses crues. L'ouvrage agit comme unbarrage et ménage une réserve d'eau en amont de la retenue. Lesdalots sont beaucoup plus recommandables que les buses pour cetype d'ouvrage, car ils écoulent mieux la lame d'eau lors des grossescrues et produisent moins d'érosion (voir Photos 6, 7 et 8).

LE CONTEXTE. Ce type d'ouvrage est route digue avec dalots surélevésbeaucoup plus coûteux que le précédent, (coupe transversale de la vallée)puisque le remblai de laroute est plus haut, etgénéralement beaucoupplus long. Il convient de - …- - - - -l'utiliser sur les routesprincipales où lesinterruptions de circulations ne sont pasadmissibles et où l'on s'est imposé debonnes caractéristiques routières. Lematériau du corps du remblai doit être imperméable, ce qui limite lescas d'application aux zones où on peut trouver ce type de matériau.La réserve d'eau n'est intéressante que pour la population et convientdonc aux zones habitées. Ce type d'ouvrage est très répandu auBurkina Faso sur les routes les plus importantes.

LE COÛT. Ce qui est coûteux dans ce type d'ouvrage, c'est le remblairoutier. Si celui-ci est, de toutes façons, nécessaire pour mettre laroute hors d'eau (vallée avec un très large lit mineur longtempsinondé, comme il en existe en certaines régions sahéliennes), le faitde placer les buses ou dalots au-dessus du fonds du talwegn'augmente pas le prix de l'ouvrage au contraire, en les plaçantlatéralement, comme c'est la pratique courante, là où le remblairoutier est au niveau du terrain naturel, on réduit leur longueur etleur coût.

LES AVANTAGES. La circulation sur la route n'est pas interrompue ensaison des pluies. L'eau retenue à l'amont de la route peut être utiliséependant une période d'autant plus longue que le réservoir ainsiconstitué est plus vaste.

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Chapitre 2

LES CONTRE-INDICATIONS/PRECAUTIONS. Il a déjà été indiqué plus haut quele corps du remblai doit être imperméable. Il doit également êtredéfendu contre le batillage à l'amont et même parfois à l'aval. Lechenal d'évacuation des crues entre l'ouvrage et le fond du talwegdoit être bien entretenu et le cas échéant protégé avec des enrochementsou des gabions. D'autre part, la création d'une grande réserve d'eau enzone tropicale doit être surveillée du point de vue sanitaire.

(g) Le pont équipé de seuil fixe ou mobileLA DESCRIPTION. Le dispositif consiste à installer un seuil à l'amont ousous un pont routier. Ce seuil peut être fixe (seuil mince ou épais)(voir Photos 9 et 10) ou mobile (batardeau ou vannes mobiles) (voirPhoto 11). Il faut protéger les abords du pont; le corps des remblaisd'accès doit pouvoir supporter la proximité d'une masse d'eaupermanents, et en particulier être défendu contre le batillage.

LE CONTEXTE. La route est une route principale et exige de toutesfaçons la construction d'un pont. La zone est peuplée, les besoins eneau sont importants, tant pour les hommes que pour le bétail, et/ou lesagriculteurs souhaitent faire des cultures de décrues. La zone inondableainsi créée ne comporte pas d'habitations, ni de parcelles où l'inondationserait dommageable. Ce type d'ouvrage avec seuil fixe et retenuepermanents se rencontre souvent sur les routes les plus importantes duBurkina Faso. Les vannes mobiles sont fréquemment utilisées au Mali eten Mauritanie pour des retenues souvent non pérennes.

IA pont équipé de seuil fixe

H @ 7.00 3.50 -L 3.50. 4 3*50

A 22 Ouvertures de 3.50 '

Cadres fermés COUPE A. A

LE COÛr. Le coût absolu (pont + remblais d'accès + seuil ou vannes)est élevé, mais en grande partie nécessaire à la route. Le coût relatifest limité à l'installation du seuil ou des vannes, à la surélévationéventuelle de la route et du pont, à la protection supplémentaire desabords du pont, et à la prise de précautions pour l'exécution desremblais d'accès.

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LES AVANTAGES. L'eau est disponible pour le pont équipé de vannes mobilesdes cultures de décrues, pendant une (vue perpcctive)période d'autant plus longue que leréservoir est important; la solutionidéale est une réserve d'eau permanents.

LES CONTRE-INDICATIONS/PRECAUrIONS.Comme dans le cas précédent, ce typed'ouvrage nécessite des matériaux deremblai imperméables et unesurveillance sanitaireadéquate de la réserved'eau. En outre, en casde vannes mobiles, cesvannes exigent unesurveillance permanentspendant la période des crues.

(h) Le barrage en amontde la route

LA DESCRIPTION. Dans ce type d'ouvrage, laroute est séparée du barrage qui la protège et qui écrête les crues de larivière. La route n'est concernée que par les crues que la retenuen'absorbe pas totalement. Elle peut, selon l'intensité du trafic, êtremise hors d'eau ou comporter un radier submersible (voir Photo 17).

Le barrage comporte les aménagements suivants:

* Une digue en matériaux imperméables, protégée ou non contre lebatillage et/ou les débordements;

* Un évacuateur de crue comprenant en général un seuil déversantmince ou épais, un chenal (où la vitesse de l'eau est modérée)puis un coursier plus étroit, où la vitesse de l'eau augmenteaboutissant au bassin de dissipation de l'énergie qui ralentit lavitesse de l'eau avant de la restituer à la rivière.

LE CONTEXTE. On peut distinguer deux cas:

* La route est très fréquentée et mérite des investissementsimportants. La construction d'un barrage en amont est ledispositif le plus économique pour mettre la route hors d'eau;

* Le barrage a été construit pour des motifs non routiers, et il estplus économique de faire passer la route en aval du barrage quesur le barrage trop étroit pour cela. Ce deuxième cas a été en faitimplicitement traité, en ce qui concerne la route proprement dite,dans les exemples précédents (radier, radier surélevé sur dalots).

La construction de barrage pour des raisons non routières n'est pasl'objet du présent rapport.

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Chapitre 2

LE COÛT. Le coût est très variable selon la forme de le barge «e amont de la route

la vallée. Dans le cas (a) il est en général plus (coupes superposcés de la route et du d6vetroir)

élevé que celui d'un pont et il n'est rentable que sila valeur de l'eau retenue le justifie. Dans lecas (b) au contraire, il permet de franchirune vallée même large, au prix deconstruction d'une route ordinaire.

LES AVANTAGES. La construction dubarrage peut être parfois mais rarementmoins coûteuse que celle d'une longuedigue routière et d'un pont. La digueroutière, en effet, dans le cas des routesprincipales, exige une largeur de plate-forme de 8 à 10 mètres, alors qu'un barrage peut ne présenter qu'unelargeur de plate-forme de 3 à 4 mètres. Par ailleurs, la largeur del'ouvrage de franchissement sur le coursier, peut être moindre quecelle du pont. En outre, il peut être plus économique de séparer laroute du barrage parce que les matériaux du corps du barrage (argile)peuvent etre inadéquats pour la constitution de la chaussée. Laseparation des deux ouvrages permet de réaliser chacun d'eux àmoindre frais. Le barrage permet d'accumuler l'eau pour des usageshumains et/ou agricoles.

LES CONTRE-INDICATIONS, PRECAUTIONS. Il faut disposer de matériauximperméables pour pouvoir construire la digue; cette dernière doitêtre protégée contre le batillage; enfin la retenue d'eau, qui est dansce type d'aménagement assez vaste, doit être surveillée du point devue sanitaire.

(i) Les autres types d'ouvragesIl existe bien d'autres sortes d'ouvrages, associant deux ou plusieursdes types définis précédemment. On rencontre par exemple desdigues pourvues de radiers surélevés et de dalots calés à une cotetelle que normalement seules les crues exceptionnelles franchissentles radiers, alors que toutes les crues normales (crue de un ou deuxans) sont absorbées par les dalots. La circulation sur une telle routeest quasi permanente.

On a rencontré à Ouagadougou (Ouvrage no 1) un seuil (radier) fixe,doublé par un pont situé à l'amont de ce seuil (voir Photo 18). Lesvéhicules passent toute l'année sur le pont; les pistons empruntentsoit le pont, soit (sauf aux grandes crues) le radier.

A TABALAK au Niger, la route Tahoua Arlit franchit un lac permanent;l'ouvrage nécessaire, une longue digue, a dû être accompagné d'un pontpermettant d'équilibrer le niveau de l'eau à droite et à gauche de la routeen fonction des zones d'orages. Sous un tel pont, l'eau circule tantôtdans une direction tantôt dans l'autre (Photo 20); les deux talus de ladigue ont dû être pourvus de protection.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel

LES SPECIFICITES PAR PAYS OU REGIONS

Si les petits ouvrages routiers et les ponts classiques sont répartis defaçon assez homogène dans les régions sahéliennes, la densité et lestypes d'ouvrages routiers à retenue d'eau diffèrent assez sensiblementselon les pays ou les régions. Cela est dû évidemment d'abord auxconditions naturelles qui changent selon les régions, mais il sembleaussi qu'une raison historique ou de traditions administratives expliquecertaines différences.

Le pays qui de beaucoup possède le plus grand nombre d'ouvragesroutiers à retenue hydraulique est le BURKINA FASO; il s'agit surtoutd'ouvrages à seuil fixe avec une hauteur de retenue supérieure à 1,5 m.Ces caractéristiques résultent de conditions naturelles favorables, maisprobablement aussi du fait que les services routiers de ce pays ont uneconscience aiguë de l'intérêt de tels ouvrages et depuis 1982 demandentsystématiquement aux projeteurs de les prendre en consideration.

Les retenues sont souvent pérennes et servent plus à l'alimentation eneau des populations et à l'abreuvement des troupeaux, qu'audéveloppement organisé de la production agricole. La pêche y estsouvent pratiquée.

Il faut noter cependant que la mission a visité surtout des ouvrages sur routesprincipales; elle n'a pas eu le temps de visiter de très nombreux ouvrages initiéspar les ONG sur les pistes rurales. Il est possible que la consideration de telsouvrages modifierait un peu les conclusions précédentes.

Au NIGER, il a semblé à la mission que les problèmes de débit solide et deméandrage sont les plus importants; l'importance des débits solides afreiné la construction de beaucoup d'ouvrages routiers à retenuehydraulique. Ceux qui existent sont à seuil fixe et leur premier objectif estroutier (création de réserves d'eau pour la construction de la route). Lesservices routiers reconnaissent les avantages socioéconomiques de telsouvrages, mais n'ont guère promu cette solution sauf sur la route DOIRI TERA.

Au MALI, les services routiers, tout en comprenant l'intérêt desouvrages à retenue hydraulique, sont plutôt réticents à leurdéveloppement car ils leur reprochent à la fois leur coût de constructionélevé et un risque accru de destruction et de coupure de la route. Ce sontles services hydrauliques qui sont à l'origine de la plupart des ouvragesroutiers à retenue d'eau qui ont été construits ou sont projetés. Lesouvrages ont très généralement pour but une amélioration de la productionagricole et component des seuils amovibles; la forte densité des carrièresrocheuses favorise en outre l'utilisation très générale de la maçonneriepour la construction des ouvrages.

En MAURITANIE, l'objectif visé par les ouvrages de retenue estessentiellement de rendre possible l'agriculture; l'alimentation en eaudes populations se fait par puits à partir de la nappe phréatique ouprofonde; là où il n'en existe pas, il n'y a pas de population, et laperméabilité du sol, la pluviométrie ou l'évaporation ne permettent pas

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Chapitre 2

de créer des réserves permanentes utilisables pour l'alimentation en eau oul'abreuvement à partir de retenues routières. Par contre la culture en MAURITANIEn'est possible que dans les bas fonds où l'eau s'accumule quelques mois et disparaîtpar évaporation ou filtration; les retenues d'eau contrôlées à vanne mobilepermettent de créer artificiellement de telles zones humides où la culture d'arrièresaison devient possible. C'est pourquoi les ouvrages existant en MAURITANIE sont àseuil mobile, et à objectif agricole; aucune retenue n'est pérenne. Il existe aussi enMAURITANIE des ouvrages situés dans le lit majeur du fleuve SENEGAL quipermettent soit de contrôler les lacs intérieurs, soit de retarder la durée de submersiondes zones hautes du lit majeur. Ces ouvrages sont du même type que les précédents(seuils mobiles) mais doivent permettre l'écoulement de l'eau dans les deux sens. Lamission n'a rencontré ce type d'ouvrages qu'en MAURITANIE, mais il est probablequ'ils existent aussi au MALI (région de SEGOU MOPTI) et au TCHAD.

Au TOGO la mission n'a visité qu'un barrage routier à KABOU, dont l'utilisationessentielle est l'alimentation en eau des villages et l'abreuvement. Ce serait d'aprèsle Directeur Provincial des Travaux Publics de LAMA-KARA le seul exempled'ouvrage routier à retenue hydraulique du TOGO. Mais il est probablementreprésentatif d'ouvrages qui existent ou pourraient être construits dans les zonessèches et sans nappe phréatique situées entre les isohyètes 800 et 1 200 mm: NordBENIN, Nord COTE D'IVOIRE, Nord NIGERIA.

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3. LES FACTEURS ET PARAMEURESA PRENDRE EN COMPTE

D ans le présent chapitre, on étudie les divers facteurs dontdépendent l'intérêt et la conception des aménagementsroutiers à retenue d'eau. Son but est, d'une part, de

permettre dans une région ou une situation donnée d'orienter audépart les choix dans une bonne direction; et d'autre part, defournir quelques chiffres sur la valeur des paramètres essentials.

LE TRAFIC ROUTIER

Ce paramètre intéresse la justification économique del'aménagement et gouverne en particulier le choix entre la solu-tion d'un dalot ou d'un pont (circulation assurée en permanence)et la solution d'un radier (ou dalot) submersible (circulation avecinterruptions). Il influe également sur la valeur des avantages liésà un meilleur profil en long ou à un meilleur tracé routier.

LA TOPOGRAPHIE ET LE CHOIX DU SITE

Au Sahel on trouve parfois des zones à relief très peu accentué:profil en long des rivières (généralement intermittentes) de un àcinq pour dix mille et fonds de vallée très plats; mais, il existeaussi des régions de collines ou plateaux présentant des pentesbeaucoup plus fortes.

Les routes existantes ou les projets de routes neuves suivent engénéral, et autant que possible, les lignes de crête. Cela permet deréduire le nombre des ouvrages hydrauliques et leur coût, sansaffecter dans les régions plates le profil en long de la route qui mêmeen suivant les crêtes, ne présente jamais que de faibles déclivités.

La plupart des aménagements routiers à retenue d'eau se situentdans de tels terrains. Mais bien entendu, la route franchit desécoulements que le tracé en ligne de crête ne permet pas d'éviter,soit qu'il faudrait alors allonger exagérément la route, soit que laliaison routière à assurer doit joindre deux points situés de part etd'autre de l'écoulement. Il est important de remarquer que lemeilleur point du franchissement routier et le meilleur site debarrage coincident en général: c'est le point où le lit de la voie d'eauest le plus étroit et/ou le plus stable (seuils rocheux par exemple).

Cette remarque s'applique essentiellement aux ouvrages à retenuehydraulique. Si l'ouvrage de gestion de l'eau est un radier, il estrecommandé de choisir un profil de la rivière très régulier etstable, où les fils de l'eau sont rectilignes et parallèles; un telprofil correspond rarement un resserrement brusque de la vallée.Une divergence sur le choix du site entre l'objectif routier etl'objectif hydraulique peut s'imaginer au cas où le point de

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Chapitre 3

franchissement le plus recommandable pour la route ne correspondpas à un bassin de retenue important alors qu'un site amont ou avalallongeant un peu la route permettrait de créer une retenue plusvaste. Bien que la mission n'ait pas procédé de ce point de vue à uneétude systématique des ouvrages rencontrés, il ne lui a pas sembléque ce type de problème se posait souvent.

Un autre facteur important est celui des pentes du profil en travers dela vallée; si les rives sont abruptes, le pont constitue en général lameilleure solution; si au contraire la vallée est très large et plate et sien outre le profil en long de la rivière crée une submersion fréquenteet de longue durée de la vallée (cas fréquent au Burkina Faso), uneroute surélevée (route digue) est nécessaire et autorise sans grandsfrais l'aménagement d'une retenue d'eau à l'amont de la route digue.

De l'ensemble de ces paramètres topographiques dépendent la tailledu projet, le coût de l'ouvrage et son intérêt hydraulique (volumestocks, retenue permanents ou non) et économique.

LA PLUVIOMETRIE/L'HYDROLOGIE

Les données hydro-climatologiques intéressant les ouvrages concernent:

(a) Les précipitations(b) Les apports liquides annuels moyens(c) Les débits de crues(d) Les bassins versants.

(a) Les précipitationsLes précipitations sont en zone sahélienne concentrées de juinoctobre et varient de 200 mm/an au parallèle de TOMBOUCTOU, à850 mm/an vers OUAGADOUGOU et 1 200 mm/an au Nord du TOGOou de la COTE D'IVOIRE (voir Figure 1. 1). Les statistiques de lapluviométrie annuelle donnent sa valeur moyenne, l'écart par rapportà cette moyenne et les variations possibles d'une année à l'autre.

Les precipitations instantanées: quantité d'eau maximum tombée enun temps donné (de un quart d'heure à 48 heures) pendant unepériode donnée (5, 10 ou 100 ans) donnent des renseignements sur lescrues à attendre dans les petits bassins versants. Les precipitationsinstantanées présentent en général une bonne correlation avec lesprecipitations annuelles.

Enfin la pluviométrie mensuelle est directement utilisable pour la determina-tion des cultures possibles et des apports d'eau d'irrigation nécessaires.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel 19

(b) Les apports liquides moyens annuelsLes données hydrologiques sont beaucoup moins précises que lesdonnées pluviométriques pour les petits bassins versants. Le coeffi-cient d'écoulement moyen annuel, est défini comme le pourcentagedu volume d'eau écoulé par une rivière dans un site donné, parrapport à la quantité d'eau pluviale reçue par le bassin versant. llvarie en fonction de la pluviométrie (donc d'une année à l'autre pourun même bassin), du couvert végétal, de la pente, de la géologie et dela pédologie. ll peut varier grandement d'une année à l'autre et pourdeux bassins versants voisins.

A titre d'exemple des variations inter-annuelles, on citera le bassin deLUMBILA au BURKINA FASO (bassin versant - 182 km2), dont lecoefficient d'écoulement moyen annuel était:

12.1 % en 19616.60 % en 19620.96 % en 1963.

Si on combine ces coefficients d'écoulement avec les pluviométries,également sujettes à de grandes variations, on trouve des apports toutà fait fluctuants d'une année à l'autre: ainsi, dans le Nord de la COTED'IVOIRE, les apports du BOU à SIRASSO (500 km2 de bassin ver-sant) peuvent varier de 1 à 300 millions de M3 selon les années. Il y adonc un risque d'erreur important dans l'estimation des apportsmoyens annuels dans une retenue.

(c) Les debits de crue/crue de projetL'étude des crues est indispensable pour dimensionner coffectement lesouvrages dalots, ponts ou évacuateurs de crue. (Les méthodes utilisablespour determiner les débits de crue sont discutées dans le Manuel.)

On dira seulement ici que les crues ne sont pas directementproportionnelles à la taille du bassin versant d'autre part, qu'il existeune forte diminution des precipitations décennales de 24 heures enfonction de la pluviométrie annuelle, donc du nord vers le sud: lesdébits de crue sont donc proportionnellement moins élevés dans lesrégions strictement sahéliennes du nord de la zone d'étude que danscelles du sud.

La crue de projet est la crue à partir de laquelle l'ouvrage estdimensionné pour une sécurité parfaite de son fonctionnement.

On prend en compte généralement la crue décennale pour les trèspetits ouvrages, lorsque une submersion, voire une destruction,n'entraîne pas de conséquences graves (vies humaines, dommagesmatériels importants). Pour les ouvrages les plus courants, on prenden compte une crue de projet centennale. Faute d'observations, ondéduit habituellement le débit de crue centennale de celui de la cruedécennale par un coefficient multiplicateur qui est de l'ordre de 2 ou3 pour les régions sahéliennes. On ne doit pas oublier toutefois queles valeurs trouvées ne sont que des ordres de grandeur et la plusgrande prudence reste de rigueur.

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20 jChapitre 3

L'évacuateur de crue (seuil, coursier et bassin de dissipationd'énergie) coûte à lui seul souvent 30% ou plus du prix total del'aménagement. On comprend donc combien il est important dedéterminer avec le maximum de soin le débit de crue de projet enréduisant au maximum les incertitudes.

On verra plus loin, enfin, que dans le cas d'un ouvrage à retenued'eau, le débit de crue maximum à évacuer, n'est pas forcément égalau débit de crue arrivant et que nous avons appelé crue de projet, carla retenue peut produire un effet d'écrêtage.

(d) Le bassin versantMalgré la grande variability des coefficients d'écoulement, la taille dubassin versant constitue un paramètre de base fondamental pourapprécier l'importance des apports liquides et celle des crues.

Les ouvrages routiers de retenue hydraulique qui sont toujours depetits ouvrages de retenue (comparés à de grands barrageshydrauliques), ne stockent jamais de très grands volumes d'eau. Unetrès grande taille de bassin versant correspond en général à de fortescrues et à un ouvrage coûteux et entraîne une disproportion entre lecoût de l'ouvrage et le volume d'eau qui peut être stocké; le coût dumètre cube stocké croît vite avec la taille du bassin versant et lesouvrages les plus intéressants correspondent à des bassins versantsmodestes dont les apports annuels sont du même ordre de grandeurque les besoins en eau.

La mission a rencontré des ouvrages correspondent à des B.V. de 4 àplus de 5 000 km2. Dès que les bassins versants dépassent 500 km2,les parties hydrauliques de l'ouvrage, s'il est aménagé pour retenirl'eau, deviennent très importantes. Le surcoût de l'aménagement parrapport à celui d'un pont classique n'est justifié que si les avantagessocio-économiques liés à la retenue sont eux aussi très importants.En d'autres termes les ouvrages routiers qui présentent a priori lesplus grandes chances de donner une retenue d'eau économiquementintéressante sont ceux dont les B.V. ont de 4 à 500 km2.

LES APPORTS SOLIDES

(a) L'importance et la valeur des apports solidesLes apports solides, dus à l'érosion du bassin versant par les eauxmétéoriques, sont souvent importants en zone sahélienne et doiventêtre pris en compte dans les calculs d'ouvrages: ils conditionnent ladurée de vie de l'ouvrage et donc son intérêt économique. Les valeursd'apports solides dépendent de nombreux facteurs, en particulier dela degradation des sols et du couvert végétal: des valeurs de 1000 t/km2/an dans le nord de la région n'ont rien d'exceptionnel, alors qu'ilspeuvent être parfois pratiquement nuls dans le sud.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel 21

(b) Le mécanisme de dépôt des apports solidesLes apports solides sont constitués d'une part de matériaux sableuxou pierreux qui sont entraînés au fond du cours d'eau et se déposentdès que la vitesse diminue,c'est-à-dire à l'amont de laretenue, et de boues-particules très fines ensuspension qui au contraire .ont tendance à se déposer

-

aux points bas de la retenuec'est-à-dire à l'aval contre lebarrage (voir Figure 3. 1). D~pot de sable

La mission a souventconstaté dans les ouvrages l). xics N.UCSanciens cet envasement dufond de la retenue au contact Figure 3.1 - Mécanisme de dépôt des apports solidesdu barrage.

(c) La lutte controles apports solidesDe forts apports sondes peuvent condamner un projet de retenued'eau ou du moins orienter vers un type donné d'ouvrage: seuil dedérivation pour une irrigation de saison des pluies au lieu d'uneretenue de stockage pour une irrigation de contre-saison par exemple.

Il existe des moyens de lutte contre les apports solides, par mise endéfense du bassin versant, enherbement, reboisement. Ces méthodessont délicates, coûteuses et longues à produire leurs effets; il vautmieux ne pas compter sur une réduction des apports solides lors del'élaboration d'un projet.

On citera aussi, pour mémoire, les procédés de dévasement desretenues, grâce à des chasses par les vidanges de fond, ou pardragage, ou par engins de chantier après mise à sec de la retenue. Cesméthodes sont toujours très coûteuses, à effets limités; elles nepeuvent s'appliquer à des coûts raisonnables que sur des volumesréduits. Il est recommandé de ne pas les mettre en pratique ni d'entenir compte dans les projets.

LES CORPS FLOTTANTS

Les corps flottants-branches d'arbres (ou même arbres entiers),grandes touffes d'herbes, cadavres d'animaux-constituent un trèsgrand danger pour les ouvrages de faible tirant d'air, en particulier lesbuses et les dalots de faible hauteur.

Les corps flottants apparaissent en général après le premier grandorage de la saison des pluies; la première vague déferlante charrieune quantité incroyable de détritus de toutes natures au milieu d'uneeau mousseuse. Une partie de ces objets s'accrochent à l'ouvrage et enretiennent d'autres qui obstruent tout ou partie de l'ouvrage. L'eau de

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Chapitre 3

la crue, même si l'ouvrage a été correctement calculé, met les remblaisen charge et finit parfois par passer sur la chaussée conduisant à laruine partielle ou totale.

Les ingénieurs des régions sahéliennes savent depuis longtemps que cesont toujours les mêmes ouvrages qui, chaque année, sont ainsiobstrués; ils correspondent en général à des bassins versants amontlargement habités où vivent des agriculteurs ou des nomades quiabattent des arbres, ou travaillent sur brulis.

Le curage systématique avant la saison des pluies et après chaque grosorage reste malheureusement trop souvent théorique. Il s'agit là d'uneconstatation plus que d'une critique. Une autre solution consiste àménager, 50 à 100 mètres en amont de l'ouvrage, un dispositif suscep-tible d'arrêter ces corps flottants. La meilleure solution est celle decrayons en béton armé (voir Photo 12) dont le Manuel donne unedescription précise.

La mission a été frappée de constater que beaucoup d'ouvrages, quisemblent a priori vulnérables aux corps flottants, se sont parfaitementcomportés sur une longue période. Il semble bien que l'existence d'uneretenue amont permette à beaucoup de corps flottants de se déposer oude s'accrocher sur les bords de la retenue.

Les ouvrages les plus vulnérables sont les buses ou dalots calés auniveau du fil d'eau de la rivière. Les radiers submersibles, quant à eux,laissent au contraire passer facilement les corps flottants. Les radierssurélevés en accrochent parfois quelques-uns mais ne sont pas mis endanger pour cela. Les radiers surélevés avec dalots ou buses doiventêtre curés pour éviter une submersion longue du radier.

L'EVAPORATION

L'évaporation a une influence directe sur le bilan hydraulique d'uneretenue d'eau. Elle s'exprime en général en nombres de millimètresd'eau évaporée en un temps donné. L'évaporation dépend de la tem-perature de l'eau ou du sol, de la temperature et de l'humidité de l'air,du vent, de la transpiration végétale, etc.

Diverses méthodes de mesure de l'évaporation existent. Elles sontdonnées dans le Manuel mais sont généralement difficiles à corrélerentre elles et à corréler avec l'évaporation réelle sur la vaste surfaceliquide que constitue la retenue. C'est évidemment cette dernièreévaporation qui intéresse le plus l'hydrologue du projet.

Au Sahel dans les cas les plus courants l'évaporation réelle est trèsgénéralement supérieure à 1000 mm/an et peut souvent atteindre oudépasser le double.

Des essais de lutte contre l'évaporation ont été tentés, en particulier aubarrage no. 3 de OUAGA, par protection avec un film liquide. Ces

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel | 23

essais coûteux, ont conduit à une réduction de 20 % de l'évaporation.Plus efficace a été l'endiguement de la retenue qui a limité notablementla surface d'évaporation du plan d'eau.

L'INFILTRATION

Dans le cas d'un ouvrage de retenue d'eau, les infiltrations peuvent seproduire à trois niveaux:

* Dans l'ouvrage* Dans la retenue* Dans les fondations.

Elles ne sont jamais nulles. Dans le cas d'un barrage destiné au stockagede l'eau, elles doivent être assez faibles pour permettre la création d'uneréserve d'eau. Dans tous les cas, elles ne doivent pas par renardagemettre en cause l'existence de l'ouvrage.

ll faut donc évaluer de façon précise les valeurs d'infiltration; le Manueldonne un certain nombre de renseignements en cette matière.

De toute façon, même si les infiltrations sont importantes et parexemple empêchent la retenue de se remplir complètement, l'intérêt del'aménagement n'est pas nul, car il relève les nappes phréatiques àl'amont et à l'aval du barrage et facilite l'alimentation en eau des popu-lations. L'ouvrage d'IFIDA LABA par exemple, route digue à dalotslatéraux surélevés n'a jamais vu passer d'eau dans les dalots maisconstitue une retenue perenne. La surface du bassin versant est de 7,4km2 . L'eau disparaît par infiltration, évaporation et utilisation humaine.

LA QUALITE DE L'EAU

La qualité de l'eau de surface est variable. La composition chimique nepose généralement pas de problème. Le véritable problème estdavantage d'ordre sanitaire. En l'absence même d'animaux, les eauxchaudes sont sujettes à fermentations et deviennent rapidementcroupissantes dès lors qu'elles stagnent. Cette dégradation s'accroîtd'autant plus que le volume de la mare se réduit sous les effets con-joints de l'évaporation et de l'infiltration. Peuvent s'ajouter à cela lessouillures causées par les animaux venant s'abreuver. La retenue peutainsi se transformer rapidement en véritable "bouillon de culture".

Tout aménagement hydraulique doit donc, dès le stade de sa concep-tion, faire l'objet d'une définition claire et précise de ses usages et de sagestion, de sorte que certaines dispositions constructives puissent êtreprévues à l'avance et mises en oeuvre pour garantir le bon usage de laressource, notamment: (a) Le débroussaillage et le déforestage de lasurface inondée; ils sont rarement opérés (voir Photos 8 et 15); (b)L'aménagement à bords francs des rives de la retenue.

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24

Chapitre 3

Pour l'alimentation humaine, l'utilisation de puits en relation avec laretenue et procurant une eau filtrée est recommandable et d'ailleurstrès souvent pratiquée. Pour les besoins agricoles la qualité de l'eau estmoins fondamentale.

LE BELAN HYDRAULIQUE ET L'ECRETAGE DES CRUES

(a) Le bilan hydrauliqueLe bilan hydraulique de l'aménagement dépend des facteurs suivants

* Apports liquides dans la retenue (débit entré/débit déversé)* Pertes (infiltration, évaporation)* Apports solides* Consommation en eau escomptée.

Le bilan s'effectue mois par mois, à partir d'une série hydrologique laplus longue possible. En cas de projet nouveau, lorsqu'on ne possèdeaucune donnée hydrologique suivie de longue durée, on procède àpartir d'une série de débits mensuels simulés en partant des valeursdes débits moyens mensuels et de leurs écarts type. Ces calculs se fontgénéralement à l'aide d'un micro-ordinateur doté d'un tableur ou deprogrammes spécifiques.

Le bilan de l'aménagement qui est très couramment opéré par lesagronomes pour les barrages à objectif agricole permet de déterminerde façon plus précise que par un seul bilan annuel moyen, les types deculture et suppléments de production possible.

L'étude du bilan hydraulique permet de mieux cerner la dimension duprojet et peut conduire dans certains cas à relever le seuil du déversoiret augmenter le volume de la retenue. Ce bilan permet en outre, dans lecas de périmètres agricoles liés à l'aménagement, de mieux préciser lesrègles de gestion de la retenue.

(b) L'écrêtage des cruesDu fait de son volume le réservoir joue un rôle de tampon de sorte quele débit maximum à l'évacuateur de crue est inférieur au débit maxi-mum à l'entrée de la retenue. La réduction du débit de crue entrel'amont et l'aval de l'ouvrage dépend en fait de l'état de remplissage dela retenue lors de l'arrivée de la crue. On caractérise habituellementl'écrêtage de crue par le ratio:

débit d'entrée/débit de sortiedébit d'entrée

Un écrêtage de 100 % correspond à un débit de sortie nul; un écrêtagede 1 ou 2% correspond a un débit de sortie pratiquement égal au débitde la crue à l'amont de l'aménagement.

Le réservoir a un potential maximum de réduction des crues lorsqu'ilest vide et que la retenue se remplit des apports de la crue: lorsque la

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel | 25

crue est très faible toute l'eau reste dans la retenue et l'écrêtage estégal à 100 %. Cependant, le calcul de l'écrêtage s'effectue en seplaçant dans les conditions les plus défavorables; c'est-à-dire avec laretenue déjà remplie à son niveau normal lors de l'arrivée de la cruede projet.

Le débit d'entrée étant connu sous la forme d'un hydrogramme decrue, le calcul du bilan hydraulique, heure par heure, permet dedéterminer la durée et le débit maximum de la crue à l'aval del'ouvrage. Le Manuel donne un exemple de calcul d'écrêtage pour enmontrer la méthode.

Quelques chiffres montrant l'importance très variable de l'écrêtagedans les retenues sont donnés dans le tableau ci-dessous pour depetits bassins versants:

AIRE DEBIT DEBITPAYS SITE B.V. ENTRANT SORTANT ECRETE

(Km2) (m3/s) (m3/s) (%)BURKINA TOUGAN 9 18 O 100NATIABOUANI 73 115 106 8BOURA 125 54 57

LEOUPO 22 149 143 4GOUNIANA 23 149 107 28YAKO 50 169 31 8LOBI 120 180 145 19OUAGA2 73 349 235 33TOGO KABOU 4 58 13 78

Ecrêtage de crues dans divers ouvrages

L'intérêt de l'écrêtage dépend des conditions locales, de la topographicessentiellement. Il n'est le plus souvent intéressant que pour les reser-voirs de grande taille, situés dans des cuvettes évasées, et pour lesbassins versants de petite taille aux faibles volumes de crues. Ladifférence des débits entrant dans la retenue et en sortant estgénéralement très faible pour la crue de projet (centennale) des grandsbassins versants. Ce cas est général et il serait utopique le plus souventde penser justifier la construction d'un barrage par une réduction no-table des débits de crue, pour les grands bassins versants.

LA DEMOGRAPHIE ET LES BESOINS EN EAU

L'ouvrage étant destiné à une population, il est nécessaire, faut-il lerappeler, qu'il y ait une population demandeuse d'aménagement àproximité: elle est souvent à l'origine du projet (à KABOU au TOGO

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26 jChapitre 3

par exemple), intervenant auprès des LES APTITUDES CULTURALES, LES APTITUDES Aresponsables du chantier de la route pour L'IRRIGATION ET LES BESOINS EN EAUdemander tel ou tel aménagement.

(a) Les aptitudes culturalesLes besoins en eau, hors besoins agricoles, sont L'aptitude culturale d'un sol est liée à la natureestimés en fonction de la population de proximité, même de ce sol caractérisée par de nombreuxet des effectifs des troupeaux. Pour la population, éléments tels que profondeur, texture, structure,deux éléments de base sont à considérer: PH et richesse chimique. En fonction de ces

différents éléments caractéristiques, un solL'effectif de population qui n'a pas accès à donné sera favorable à une culture plus qu'à uneune ressource suffisante d'eau par toute autre. La caractérisation et l'interprétation deautre dispositif d'alimentation (source, ces éléments est l'affaire de spécialistes, lespuits, forages, etc.); agropédologues, auxquels on peut s'adresser

pour reconnaître et étudier le terrain.* La distance de la ressource (existante ou

potentielle): sauf cas exceptionnels, on Cependant, on n'oubliera pas que l'observationconsidérera que la distance limite d'accès à des zones de culture, au voisinage du site étudié etla ressource ne doit pas excéder 5 km. Il faut celle des cultures pratiquées traditionnellement,donc estimer la population résidant à un fournissent souvent d'utiles indications.maximum de 5 km de la retenue envisagée;puis évaluer les ressources actuelles. Le Les cultures maraîchères sont souvent appréciées,besoin minimal par habitant est de 10 1/jour, surtout à proximité des villages. Grandesla consommation effective pourra varier de utilisatrices de main d'oeuvre, elles permettent de10 à 40 l/hab/jour, suivant la facilité d'accès à satisfaire le plus grand nombre d'attributaires pourla ressource (40 1 pouvant correspondre à un leurs besoins familiaux ou la commercialisation.puits à faible profondeur) éventuellement avec- situé au centre d'un village). Pour le calcul (b) Les aptitudes à l'irrigationprévisionnel envisagé ici, il est recommandé La définition des aptitudes des sols pourde prendre une moyenne de 20 V/hab/jour. 11 l'irrigation reprend les critères de classificationfaut aussi penser que du seul fait du croît des aptitudes culturales, en les hiérarchisant etdémographique, les besoins vont croître les complétant en fonction des éléments quirégulièrement. Il faut donc prendre une marge influent sur la circulation de l'eau, et sa mise àde sécurité de l'ordre de 25 % par rapport aux disposition de la plante (perméabilité, porosité,besoins actuels estimés, visant un horizon réserve d'eau utile, etc.). Elle doit aussi rajouterd'une dizaine d'années. d'autres critères; la pente est sans doute le plus

important: une pente faible (moins de 1 %) estPour les troupeaux le besoins unitaires optimale pour assurer une bonne distribution dejournaliers sont les suivants: l'eau. Mais inversement, il faut aussi penser

qu'irrigation et drainage étant toujours liés, il* Bovin: 30 à 40 1/jour (50 1/jour par adulte faut une pente minimale pour évacuer les

dans les conditions sahéliennes, au moment quantités d'eau en excès (ne serait-ce que cellesdes plus fortes chaleurs); provenant des averses exceptionnelles).

* Petit ruminant (ovin, caprin): 3 à 4 1/jour.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel | 27

(c) Les besoins en eau A titre indicatif, on mentionnera quelquesLa recherche agronornique définit pour chaque ordres de grandeur de besoins en eau, dans lesculture la quantité d'eau qui est nécessaire pour conditions sahéliennes. Les besoins sont àassurer une végétation normale de la plante majorer du coefficient d'efficience du réseau (aupendant son cycle végétatif (par exemple, au moins 30% dans les meilleures conditions):total de l'ordre de 500 mm pour une culture desorgho), ainsi que la répartition de ces besoins * Maïs ou sorgho: 5 000 à 6000 m3/hadans le temps. Si la pluie n'a pas une bonne * Sole maraîchère: 4 000 m3/haprobabilité de fournir mois par mois la quantité . Riz: au moins 10 000 m3/ha, pour des cycles ded'eau souhaitable, il faut songer à l'irrigation. saison sèche; cette dernière culture, très

gourmande en eau, sera donc en général peuLes besoins en eau des cultures sont calculés en adaptée au type de périmètre à l'aval de laajoutant aux besoins de la plante (dits besoins retenue par contre elle peut etre favorisée àd'évapotranspiration), un certain pourcentage l'amont d'un ouvrage à seuil mobile permettanttenant compte de l'efficience de l'irrigation une bonne maîtrise du niveau d'eau.(pertes dans l'amenée et la distribution, inégalitéde la répartition sur la parcelle, percolation enprofondeur). On peut aussi avoir à y rajouterune certaine quantité d'eau pour lessiver le sel,si le sol est naturellement salé (ou peut ledevenir), ou s'il y a un risque de salinisation parla qualité de l'eau amenée.

Les détails du calcul des besoins en eau sontdonnés sur un exemple type dans le Manuel. Ilsimpliquent les étapes suivantes:

* Calcul de l'évapotranspiration par culture:en général on se base sur une formule tenantcompte des paramètres climatiques, et d'uncoefficient par culture. Le calcul est fait engénéral par mois;

* Calcul mensuel de l'évapotranspirationmoyenne par hectare, en fonction de larépartition des cultures envisagée;

* Calcul de la pluie efficace (celle qui neruisselle pas ni ne s'évapore)

* Par différence on a le besoin en eau auchamp, qu'on multiplie par le coefficientd'efficience de l'irrigation comme indiquéplus haut.

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4. CHOLX DES BONNES SOLUTIONSTECHNIQUES

L e choix des bonnes solutions techniques dépend desaramètres que nous avons passé en revue au chapitre 3 et

des prix unitaires des diverses natures de travaux. Lemeilleur projet est évidemment celui qui conduit au meilleurrapport: avantages/coût.

Etant donné le nombre considérable d'aménagements possiblesdont les chapitres précédents donnent une idée, et avant demontrer comment conduire le calcul économico-technique coût-avantage précisant définitivement quelle est la bonne solution, ila paru important de procéder à une synthèse des observationsfaites et tests de recherches effectués qui permet déjà avantd'effectuer le calcul détaillé des coûts et avantages, d'orienterdans le bon sens le choix des solutions techniques (génie-civil,agonomie et hydraulique) à considérer.

C'est l'objet du présent chapitre qui étudie successivement:

* les prix unitaires, pour voir si de grandes différences existententre les divers Etats ou Régions et si en consequence les"bonnes" solutions techniques risquent de changer d'un paysà un autre;

* les types d'ouvrages les mieux adaptés aux paramètres locauxet à l'environnement;

* les bonnes dispositions constructives qu'il convient de re-specter pour assurer la sécurité et la longévité de l'ouvrage.

LE COUT DES TRAVAUX

Le coût d'investissement est un paramètre essential de choix. Il sedécompose en

- coût des études- coût des travaux- coût du contrôle des travaux.

Nous n'examinerons ici que le coût des travaux, qui représente laplus grande part du montant total et auquel on peut toujoursrattacher en première approximation le prix des études (3 à 5 %)et celui du contrôle (6 à 8 %).

L'exécution d'un chantier de construction requiert la mobilisationd'un ensemble de moyens de production qui lui est propre, sans queles circonstances soient reproductibles d'un chantier à un autre.

Les coûts réels ne sont connus avec exactitude que lorsque lestravaux sont terminés. Les facteurs provenant des conditionsnaturelles de site interviennent largement sur les coûts:

29

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30

Chapitre 4

* la qualité des sols agit sur les coûts de terrassement (nécessité detranchées d'ancrage, perméabilité des matériaux de remblai)disponibilité de matériaux pour filtres ou protections de talus);

* les caractéristiques géométriques de la cuvette influent sur le volumed'eau stocké pour une hauteur de retenue déterminée. De même, lecoût d'un franchissement de talweg est fortement influencé par levolume global du remblai, fonction du carré de la hauteur totale.

Les prix unitaires de travaux à l'entreprise sont calculés par l'Entrepreneur àpartir des informations contenues dans le dossier d'appel d'offres,complétées par la connaissance qu'il a lui-même du terrain. L'incertitude surle prix de revient final dépend de nombreux facteurs:

* volume du projet: plus le projet est important, mieux s'amortissentles charges fixes;

* localisation géographique du projet: les prix sont alourdis par les coûtsde transport, dus à l'éloignement des zones d'approvisionnement;

* qualification de la main-d'oeuvre;* adaptation des techniques à mettre en oeuvre aux fournitures et au

savoir faire locaux.

L'Entrepreneur calcule le coût total du projet à partir d'une estimationdes quantités de travaux, des moyens de production à mettre en oeuvre,et d'une évaluation des frais indirects (frais indirects de chantier, fraisgénéraux, aléas et bénéfices).

La démarche est identique pour des travaux réalisés en régie. On constate, àl'exposé de ce qui précède, que l'estimation du coût des travaux résulted'une analyse globale du projet, au cas par cas. Au stade de l'avant-projet, ilest toujours possible d'estimer sommairement le coût global à partir desordres de grandeur des prix unitaires.

Les ordres de grandeur des prix unitaires moyens (tableau 4.1), relevés dansplusieurs pays sahéliens à partir de marchés de travaux ou d'analyses deprix effectuées lors des études, permettent une évaluation sommaire. Desdonnées plus précises devront être recherchées chaque fois qu'une étude estentreprise mais les prix en question qui sont apparus relativementhomogènes d'un pays à l'autre, ont permis de comparer diverses solutions etd'orienter les responsables vers les plus recommandables.

CHOIX DU TYPE D'OUVRAGE SELON LES PARAMETRES

Il existe de nombreux types d'ouvrages comme on l'a vu au chapitre 2.Dans ce chapitre nous donnerons quelques conseils sur le choix destypes d'ouvrages à considérer, de façon à limiter, autant que possible, lenombre des types d'ouvrages à comparer à l'aide d'une analyse fine. Ladiscussion portera sur:

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel 31

Tableau 4.1: Prix unitaires moyens au Sahel

Coût de construcdon Unitéi Francs CFA $ EU1992 _

Terrassementsnettoyage, débroussaillage m2 30 0.1préparation de l'emprise m3 300 1.2remblai pour digue m3 1 500 6matériau imperméable pour le noyau m3 2 000 8sable pour drain m3 6 000 32latérite pour drain m2 8 000 24perré non maçonné m2 8 000 32perré maçonné sur talus m3 15 000 60enrochements de protection m3 6 000 34déblai mis en dépôt m3 800 3.2déblais au ripper m3 2 000 8déblais à l'explosif m3 6 000 24Revêtementcouche de roulement en latérite m3 2 800 11.2engazonnement/enherbement m2 1 200 5géotextile 300 gr/m2 m2 2 000 8gabions m3 25 000 100Ouvrages en béton/maçonneriemaçonnerie m3 60 000 240béton (350 kg de ciment/m3) m3 75 000 300béton (250 kg de ciment/m3) m3 70 000 280béton cyclopéen (200 kg de ciment/m3) m3 60 000 240fouilles en terrain meuble pour ouvrages m3 2 000 8fouilles en terrain rocheux pour ouvrages m3 8 000 33coffrage m2 6 000 24joint de caoutchouc pour étanchéité ml 30 000 120acier à béton kg 600 2.4

Note: ajouter 10 à 20 % pour les installations de chantierNote: ordres de grandeur de prix observés en 1992 avec 1 U E.U. = 250 Francs CFANote : coût annuel d'entretien (permanent+ périodique) évalué à 5 % du coût de

construction

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32

Chapitre 4

- ouvrage à circulation permanents ou ouvrage à circulationintermittente

- ouvrage à retenue d'eau ou ouvrage sans retenue d'eau- route sur la digue ou route en aval de la digue.

Ouvrage à circulation permanents ou intermittenteNous nous plaçons dans le cas le plus courant au Sahel, d'unfranchissement pour lequel il n'existe pas d'ouvrage voisin deremplacement. Les paramètres essentials à considérer sont:

- trafic (volume et répartition entre V.L., P.L. et T.C.)- durée d'interruption du trafic- valeur du temps et coût de fonctionnement des véhicules- différence de coût de l'ouvrage à circulation permanents et

de l'ouvrage submersible- longueur d'itinéraire de déviation (le cas échéant).

Ces paramètres variant très sensiblement d'un cas à un autre, uneanalyse un peu générale n'est pas possible et l'on doit procéder àl'étude au cas par cas. On peut cependant faire état des résultatsd'une étude de détermination des seuils d'investissements effectuéedans un pays du Maghreb.

Cette étude permet de préciser quelques points importants:

a) La coupure peut être surmontée par:- un détour (s'il est possible)- la substitution au transport mécanique d'un transport par

monture (si elle est possible)- l'attente pure et simple de la fin de la coupure.

b) La substitution au transport mécanique d'un transport parmonture est envisageable si l'on a à faire à une route argileuseimbibée d'eau; dans le cas d'un radier atteint par une crue, letransport animal ne peut pas mieux passer qu'un transportmécanique; et cette solution doit être abandonnée.

c) Entre les deux autres solutions: détour ou attente et même sanstenir compte de la valeur du temps des voyageurs, le critère ducoût économique du temps d'attente devant un ouvrage submers-ible n'est jamais déterminant, face au critère de surlongueurd'itinéraire. Il est préférable de consentir un détour, même de 100km, pour éviter une coupure de 0,5 jour ou de 400 kilomètrespour éviter une coupure de 2 jours.

d) En supposant ce qui est très souvent verifié qu'on puisseremplacer un radier de L mètres de long, par un pontinsubmersible de L/2 mètres, et que le supplément de trajet estde 100 km, on trouve les chiffres suivants:

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel | 33

Longueur maxima de pont préférable au radier en mètres

Trafic en véhicule/jour 1 5 15 30(TMJA)

Nombre moyen de jours decoupure

2 radier radier radier 104 radier 7 10 24

10 radier 8 25 50

Encore une fois, seul un calcul spécifique peut donner un résultatfiable. Le tableau ci-dessus ne fixe que des ordres de grandeurs dansdes cas moyens mais montre bien qu'en-dessous de 15 véhicules parjour et comparé au radier, le pont est rarement recommandable, etque jusqu'à des trafics de 30 véhicules/jour la possibilité d'un radierdoit être envisagée.

Route sans retenue ou route-digueLes paramètres qui influent sur le choix de la solution sont:

a) l'existence de besoins en eaub) la hauteur de retenuec) la perméabilité de la fondation du remblaid) la disponibilité de matériaux pour la protection du talus amonte) la capacité d'écrêtement de la retenue

a) Il va de soi que si d'une part, il n'existe pas de populations dansla région du franchissement (ou si celles-ci sont convenablementalimentées en eaux) et si d'autre part l'irrigation d'après lesrenseignements des services agricoles n'apporterait pas unsurplus intéressant de production agricole, l'étude d'unaménagement à retenue d'eau n'est pas à considérer.b) La hauteur de retenue conditionne le coût du remblai. En effet, levolume de remblai est proportionnel au carré de la hauteur. Si,pour un franchissement routier, la hauteur de remblai est de hmétres, elle devient h+R avec une retenue de R mètres, la re-vanche r étant supposée la même avec et sans retenue.Pour un profil en travers courant de 8 m de large et des pentesde talus (2/h = 2/1), le volume de remblai (en m3/ml) doublelorsque la hauteur totale h+R est donné dans la fiture 4.2; ilpasse de 4 à 6 m.

c) Pour qu'un ouvrage de retenue soit efficace, il faut que l'eaupuisse être conservée sans pertes par infiltrations excessives. Laprésence de matériaux perméables en surface, si elle ne présentepas de difficultés pour un remblai routier, nécessite la mise en

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Chapitre 4

160

E 120 -- -

_ 100 --- - -- - - - -- - -.-

60 -O._ - R=3E __ __ _ _ 1_

o 640 ------ -- b---------

20 ------- . Hauteur de* retenue R en m

1 2 3 4

Hauteur de remblai routier sansretenue R en m

Figure 4.2

oeuvre de techniques particulières pour empêcher la circulationd'eau dans la fondation.

On peut utiliser des matériaux de remblai peu perméables, misen place dans une tranchée et convenablement compactés. Cettetechnique est usuellement limitée des profondeurs de 3 à 4 m.

On peut aussi utiliser des rideaux de palplanches ou mêmedes parois de produits plastiques (bentonite ciment par exemple)pour parfaire l'étanchéité. Dans ce cas, les coûts de réalisation deces dispositifs deviennent très rapidement importants. De telsprocédés sont généralement exclus dans les ouvrages routiers àretenue d'eau.

d) La protection du talus amont est une obligation afin d'empêcherl'érosion des matériaux du corps de digue sous l'effet dubatillage. Les surfaces à protéger sont importantes, et varientlinéairement en fonction de la hauteur de remblai à protéger.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel | 35

Dans les zones où les matériaux naturels sont peu adaptés, lecoût de cette protection est un élément important du coût totalde l'ouvrage.

e) La capacité d'écrêtement de la retenue influence le coût total deconstruction de l'ouvrage. En effet, le coût total d'un ouvrage deretenue est constitué par:- le coût du remblai de fermeture et de ses protections- le coût de l'ouvrage d'évacuation des crues, qui peut

représenter la moitié du montant global.

Dans le cas d'un écrêtement nul (cas souvent rencontré quand le volumede la retenue est négligeable par rapport au volume ruisselé), l'ouvraged'évacuation doit être dimensionné pour le débit entrant maximal. Parcontre, lorsque l'écrêtement est fort, le débit sortant de la retenue estbeaucoup plus faible que le débit entrant. Las dimensions de l'ouvraged'evacuation sont donc réduites, ainsi que son coût.

Route sur la digue on en aval de la digueNous supposons qu'aucun barrage n'existe et nous nous posons laquestion de savoir s'il est préférable pour constituer une retenued'eau de construire un barrage étroit et une route à l'aval, ou unbarrage large supportant la route.

La construction de la route en aval de la digue est justifié si le linéaire deremblai est important, si le niveau de la route peut être maintenu trèsbas au-dessus du terrain naturel en aval de la digue, et si le coût del'ouvrage de franchissement de l'évacuateur de crue reste faible.

Ces conditions sont satisfaites dans le cas d'un fort écrêtement, ou bienlorsque la pente du coursier de l'évacuateur de crue est forte, permettantainsi de réduire la section des ouvrages de franchissement.

On trouvera le tableau 4.3 qui récapitule l'influence des diversparamètres sur le choix des types d'ouvrages à considérer.

CHOIX DES BONNES DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES

La routePour des raisons de sécurité de circulation et d'homogénéité del'itinéraire, les dispositions et normes à adopter sur l'ouvrage doiventêtre les mêmes qu'en dehors de l'ouvrage. Les profils en travers de lachaussée et des accotements seront en général maintenus sur toute lalongueur des digues. Le franchissement du déversoir, si celui-ci estréalisé par un pont ou un dalot, doit présenter les mêmescaractéristiques de profil en travers que sur les autres ouvrages, sansretenue d'eau de la route.

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TABLEAU 4.3 -INFLUENCE DES PARAMETRES

~~METIR1ES Mare Puits perdu ~~~~~Radier au flil Radier Radier Route digue Pont à seuil Barrage à| D?A |Me rt uMts perdu |de l'eau aurélesns | 51U avec da|ot fixe ou mobile l'amont de la

vanne vannes route

TRAFICT > 50 vêv&rJour O + _ + ++ ++

10 < T < 50 véh./jour O + + + + ++ ++ ++

T < 10 véhfjour O + ++4 ++ ++ ++ ++ ++

SITETalweg peu marqué O O ++ ++ +

Talweg marqué O O + ++ ++

PLUVIO-HYDRODébit miponant > 10j/an O _ - 0 0 O

APPORTS SOLIDESimponants - __ O _ __

CORPS FLOTTANTS O

EVAPORATION 0 0 0

INFILTRATIONS (sous ouvrage) ++ O O

ECRETAGEFaible ou nul ++ _0_ O O O + +

Fort ++ + 0 0 + ++ ++ ++

SATISFACTION BESOINS EN EAU + O O + ++ ++ ++ ++

REGLAGE DU NIVÉAU D'EAU O O O + +

LEGENDE: ++ très favorable; + favorable; 0 sans effet; - défavorable; ___ très défavorable

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Dans le cas d'un trafic faible (inférieur à 30 véh/jour pour donner unordre de grandeur) on peut être amené à réduire la largeur dechaussée à 3.50 m (une seule voie de circulation) sur les ouvrages defranchissement, notamment si la visibilité de l'ouvrage est bonne surl'une et l'autre rive du cours d'eau. Un calcul économique fin permetde déterminer le niveau de trafic au-delà duquel ce rétrécissement neprésente plus d'avantages suffisants.

On peut craindre dans certains cas un affaiblissement des couches defondation de chaussée, lorsque le niveau d'eau en amont de l'ouvrageest situé à son maximum. En fait, ce risque n'existe que si les sols dela plate-forme ou de la chaussée sont sensibles à l'eau. Lesprécautions habituellement prises (revanche minimale de 50 cm,sélection de matériaux insensibles ou peu sensibles à l'eau) permttentde s'affranchir de ce problème.

Les autres dispositions constructives de la route sur digue sontidentiques à celles des routes hors ouvrages. On pourra pour plusd'information se rapporter à l'ouvrage "les routes dans les zonestropicales et désertiques" BCEOM-CEBTP.

La digueOn trouvera dans les fiches techniques du Manuel un certain nombrede profils de digues caractéristiques.

Conception générale. Lorsque la retenue d'eau maximum est de faiblehauteur (inférieure à 1,5 m) et que les terrains ne sont pas tropperméable, la digue peut être réalisée comme un simple remblai routierposé sur le terrain naturel après décapage de la terre végétale et sansdispositif particulier: le risque de fuites ou de renardage pour desterrains peu perméables et pour de faibles pression d'eau est inexistent.

La seule disposition constructive particulière à ajouter à un remblairoutier ordinaire est une protection du talus amont contre le batillage.Le talus aval est protégé de façon classique par engazonnement oudescentes d'eau; une protection supplémentaire est ajoutée à sa partiebasse, si l'écoulement à l'aval noie le pied de la digue.

Par contre si les terrains sont perméables et affouillables et/ou si lahauteur de retenue est grande, la digue doit être conçue comme unvéritable barrage avec noyau d'ancrage et constitution le cas échéantd'un voile ou noyau d'étanchéité. Le Manuel donne tousenseignements utiles sur ces dispositifs.

Partie haute de la digue. La mission a rencontré des digues danslesquelles le sommet (qui souvent supporte la route) présente une pentetransversale unique vers l'amont, afin de réduire les dispositifs deprotection des talus aval; les talus amont sont moins vulnérables,puisque presque toujours reconverts d'une protection contre le batillage.

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Chapitre 4

Dans d'autres cas, notamment quand la crête de la digue supporteune route à profil en travers large, le profil est en toit et le talus avaldoit être correctement protégé.

Le système d'un muret de protection du talus aval avec concentrationdes eaux au droit de descentes d'eau maçonnées peut être judicieux,notamment si le corps de la digue est constitué d'un sol finaffouillable; tout le système doit être correctement calculé (photo 16).

Les talus et leurs protections. Les talus ont des inclinaisons vari-ables mais comprises en général entre h/l 1/1 et 1/4 l'inclinaison 1/2étant la plus courante. Les talus sont soumis à des érosions provenantdu batillage et des courants parfois violents qui se produisent a leurvoisinage notamment près des évacuateurs de crue; des protectionssont nécessaires.

Les protections sont constitués de voile en béton, perrés maçonnésperrés en pierres sèches rangées à la main ou enrochements (voirphoto 19). Les deux dernières protections présentent l'avantage demieux s'adapter aux tassements possibles que les autres; mais lesobservations faites au cours de la mission nous ont montré que tropsouvent, en particulier si les enrochements ne sont pas degranulométrie continue, ou si le perré de pierres sèches a joué, lebatillage ainsi que les infiltrations dans la digue affouillent le corpsde la digue entre les pierres. ll apparaît que les protections en bétonet les perrés maçonnés bien exécutés (avec en particulier desbarbacanes et une fondations de pied correcte) sont nettement lesplus sûres (voir photos 9 et 20).

Derrière les protections, on recommande généralement de placer desfiltres qui assurent la transition entre le corps du remblai et lesprotections, et évitent l'entraînement des particules fines du remblai,l'affouillement sous les blocs et la destruction de l'ouvrage.

Dans les ouvrages de bas fond, ou les aménagements du type seuilmobile avec écoulement dans les deux sens, les talus aval doiventtoujours etre protégés.

Lorsque la hauteur de retenue est importante, le pied aval de la diguedoit bénéficier de protections particulières, puisqu'il est l'exutoire deseaux d'infiltration dans la digue. Un filtre doit donc être prévu.

Une protection par enrochements ou dalles en béton est en outrerecommandée si à la suite des crues du cours d'eau le talus aval estsubmergé dans sa partie basse.

L'évacuateur de crue

Conception générale. ll existe bien des types d'évacuateurs de cruesqui diffèrent par la nature du seuil déversant mais aussi par la suitedes ouvrages permettant le passage de l'eau du seuil jusqu'au litancien de la rivière a l'aval de l'aménagement. D'une façon générale

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et bien que certains évacuateurs ne comportent pas les divers organesdécrits ci-dessous ceux ci comportent:

- un seuil déversant (fixe ou mobile)- un chenal qui fait suite au déversoir, à faible pente- un coursier qui rejoint le talweg, généralement à forte pente- un bassin de dissipation énergie a l'aval du coursier, pour la

restitution des eaux au cours d'eau.

Le seuil déversantfixe. Le seuildéversant est tantôt profilé tantotmince tantôt épais (dalot surélevéou radier déversant). Les seuilsprofilés sont réalisés en béton ouen maçonnerie (voir photo 9). Lesseuils minces sont réalisés enpalplanches métalliques (voirphoto 10). Nous n'avons pasrencontré mais c'est une disposi-tion constructive possible, etmême souvent recommandable, deseuil mince en béton armé. Lesseuils épais sont constitués engénéral par un massif terrassésimplement protégé par un voilede béton ou béton armé; les cas lesplus courants sont les radiers Fourrursurélevés et les dalots surélevés f i_(voir photos 18 et 2). Li

Le seuil mobile. ll est formé de F1pre 4.4rails fixes verticaux incorporés à P e d e nbl'ouvrage et dans lesquels on place P de batrdeau en biseaules panneaux de batardeau. Parfoisde simples feuillures sont ménagées dans le béton au lieu des rails fixes.

Les panneaux de batardeau que nous avons rencontrés sont deséléments longs et de faible hauteur, souvent de 2 x 0,30 m, en bois ouen panneaux métalliques creux (tôles métalliques soudées)manufacturés localement. Leur forme est généralement celle d'unparallélépipède rectangle. Les batardeaux ainsi constitués ne sont pasparfaitement étanches. Pour rendre le batardeau étanche, on utiliseparfois des panneaux biseautés, munis d'une fourrure étanche enfeutre (figure 4.4)

Le chenal et le coursier. Cest la partie du déversoir située entre leseuil et le bassin de dissipation. Dans un certain nombre de cas, lechenal arrive directement dans le bassin de dissipation; il n'y a pasde coursier. Dans le chenal, les vitesses de l'eau sont généralementfaibles. Dans le coursier, les vitesses de l'eau (pour la crue de projet)sont souvent élevées, et ces organes doivent résister à l'érosion; s'ilsne sont pas creusés dans le rocher, ils doivent être revêtus en béton(armé généralement) ou en gabions.

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Chapitre 4

Au-delà des seuils minces, les trois organes chenal, coursier et bassin de dissipa-tion se trouvent en pratique confondus et constituent un organe unique plutôtassimilable à un bassin de dissipation d'énergie.

Le bassin de dissipation d'énergie. Le bassin de dissipation est un dispositif bienconnu des barragistes, mais d'après ce que nous avons pu constater, beaucoupmoins bien connu des ingénieurs routiers; ces derniers placent seulement à l'avalde l'évacuateur quelques enrochements de protection, trop souvent insuffisants, etc'est souvent par là que pêchent les ouvrages routiers à retenue hydraulique.

Le bassin de dissipation permet la transition entre l'écoulement rapide de l'eau Radier submersible etdans le coursier (ou juste après sa sortie du seuil déversant) et un écoulement affouillement avaltranquille dans la rivière à l'aval.Presque tous les évacuateurs centrauxd'ouvrage à grande hauteur d'eau (3 m ouplus au dessus du fond de la vallée au droit .

de l'ouvrage) rencontrés, présentent un vrai _ . -_bassin de dissipation d'énergie (voir photo14); mais pour les hauteurs d'eau plusfaibles, ou pour certains déversoirslatéraux, cet organe se trouve réduit parfois d

à un simple tapis d'enrochements qui exige --un entretien très attentif (voir photo 7).Même pour des ouvrages où la différence deniveau entre la retenue et la ligne d'eau àl'aval de l'ouvrage est petite, une chambrede dissipation est recommandable.

Le cas des radiers submersibles calés au niveau du fond de la rivière est à cet égardsignificatif une chambre de dissipation se crée naturellement à l'aval de l'ouvrage,même si on l'a protégé avec des enrochements (voir photo 1).

Les bassins de dissipation ont avantage à être prévus lors de la construction. LeManuel indique comment les calculer de façon précise. L'absence de bassin dedissipation entraîne, comme on a pu le constater bien souvent, des phénomènesd'érosion régressive, puis la destruction de l'ensemble de l'ouvrage.

Les ouvrages de prise et de vidangeLes ouvrages de prise sont calculés en fonction de l'utilisation prévue de la retenuealimentation en eau de la population ou du bétail, irrigation, ou autre. Ils sontsouvent omis dans les projets, ce qui augmente les risques de pollution, alors queleur coût est habituellement faible dans le coût total. Ils se composent:

- d'une tour de prise (voir photo 19), ou d'un regard simple à l'amont- d'une ou de plusieurs vannes

à l'amontà l'aval (voir photo 3)ou à l'amont et l'aval.

La prise est située un peu au-dessus du fond du talweg, pour éviter son encasementpar les apports solides. Elle fait souvent fonction de vanne de vidange, bien que nepermettant pas de vidanger toute la retenue.

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CHOIX ET JUSTIFICATIONECONOMIQUES

D ans le présent chapitre, on donne quelques indications surla presentation d'une justification économique permettantaux responsables financiers nationaux, ou aux bailleurs de

fonds extérieurs, de prendre la décision de retenir ou ne pasretenir l'aménagement envisagé.

COMMENT SE POSE LE PROBLEME?

La justification économique d'un aménagement routier de retenued'eau est fondée sur les mêmes principes que la justification den'importe quel projet. Mais le projet d'aménagement de retenued'eau que nous appellerons «projet», pour le distinguer du projetde l'ensemble de la route est limité à une section de route ABrelativement courte, celle d l'intérieur de laquelle, la solutionavec retenue et la solution sans retenue diffèrent, mais en-deça etau-delà de laquelle le projet routier reste inchangé.

Le «projet» intéresse la section AB de la route et comporte surcette section deux ou plusieurs solutions, dont on doit comparerles avantages économiques; ceux-ci comme dans tout projetroutier et tout projet agricole sont de plusieurs types:

*Coût d'opération des véhicules sur le tronçon AB; les diversessolutions ne présentent pas toujours le même tracé en plan, nile même profil en long entre les points A et B

* Coût de construction de la solution étudiée* Coût d'entretien ultérieur des ouvrages* Production agricole* Alimentation en eau de la population* Abreuvement du bétail* Autres conséquences de l'aménagement (sanitaires).

Une fois tous ces coûts et avantages identifiés et chiffrés annéepar année, on procède au calcul classique du coût total actualiséde chaque solution sur la durée de vie de l'ouvrage et l'on retientla plus économique.

On trouvera dans Biblio 1 et Biblio 2 des renseignements précissur les méthodes d'évaluation économique utilisées dans lesprojets routiers et de calcul des avantages. Nous donneronsseulement dans la suite de ce chapitre quelques indicationsspécifiques sur les calculs des coûts et/ou la valorisation desdivers avantages et ferons quelques remarques sur les avantagesles plus marquants des aménagements routiers de retenue d'eau.

La durée de vie de l'ouvrage qu'on prend, en général de 20 à 25ans pour les projets routiers classiques, pose pour les ouvrages àretenue d'eau un problème à ne pas éluder, celui des apports

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Chapitre 5

solides et de l'envasement de la retenue. Si la retenue est combléeavant 25 ans, et même si elle l'est seulement au-delà, il importe debien apprécier quelle sera l'évolution probable de la retenue, et labaisse des avantages hydrauliques qu'elle apportait immédiatementaprès la construction.

On peut garder toujours une durée de vie de 20 ans ou 25 ans, maisen comptant au-delà du comblement, les avantages (relèvement sic'est le cas des nappes phréatiques ou autres) et les désavantages(risques de ruine de l'ouvrage), évalués les uns et les autres de lafaçon la plus objective et la plus honnête possible.

LE COUT D'OPERATION DES VEHICULES

Le coût d'opération des véhicules, sur le tronçon AB pour unesolution donnée de franchissement peut être calculé de façonclassique grâce au modèle HDM3, en prenant en compte la longueurexacte de la section AB, les dénivelés et la courbure moyenne de cettesection. On peut aussi opérer manuellement en calculant d'abord(avec le sous modèle coût d'opération des véhicules de HDM3 ouautre), le coût de circulation du trafic attendu sur une longueur units(1 km par exemple) de route revêtue en bon état horizontale etrectiligne, puis tenir compte du profil en long, du tracé en plan et desralentissements éventuels, en appliquant la méthode des longueursequivalentes (Biblio 1). S'agissant d'un tronçon court et très biendéfini, cette approche est plus précise et moins lourde que l'approcheHDM3 complète.

Un problème à aborder et celui de la coupure éventuelle de la routelors des déversements; ce problème se pose en particulier lorsqu'onhésite entre un seuil déversant, ou une batterie de dalots assurantune circulation permanents. C'est un problème délicat pour lequel onrenvoie au Manuel.

LE COUT DE CONSTRUCTION ET D'ENTRETIEN DES OUVRAGES

On doit distinguer (a) le coût de construction et le coût d'entretien desouvrages et de la chaussée; et (b) le coût d'entretien de la chaussée.

(a) Le coût de construction et d'entretien des ouvragesSi l'on a regroupé sous un même paragraphe le coût de constructionet d'entretien c'est que, pour le type d'aménagement étudié, il y a uneforte interférence entre le coût de construction et les coûts ultérieursd'entretien des ouvrages; les visites effectuées sur les sites montrentbien à quel point les ouvrages en question, que ce soient des barragesdéversoirs ou des ponts classiques sont durement attaqués par leseaux lors des crues sahéliennes et combien il faut être vigilant à leurassurer une excellente protection. En admettant que le projet est bonet que les débits de crue ont été correctement calculés, l'ouvrage n'estpas emporté, mais si la protection assurée n'est pas excellente,

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pouvant sembler parfois surabondante, même à un bon projeteur, lesdépenses annuelles d'entretien peuvent être très élevées. On nesaurait assez insister sur l'intérêt économique de protectionsparfaites. Dans le cas où de telles protections sont réalisées, le coûtd'entretien des ouvrages peut être considéré comme très réduit.

Dans la pratique courante où l'on ménage des protectionsconvenables mais imparfaites, il ne nous a pas été possible d'obtenirdes chiffres moyens annuels sérieux de coût d'entretien.

Pour les calculs économiques, nous recommandons dans le casgénéral, de considérer des prix d'entretien égaux pour les ouvragesclassiques et pour les ouvrages de retenue d'eau. Mais bien entendudans certains cas particuliers, notamment lorsqu'un ouvrage àretenue d'eau a été motivé, par un méandrage incontrôlable du KORI,et la nécessité périodique de reconstruire un pont, on devraintroduire dans la séquence annuelle des dépenses de construction/entretien, une hypothèse aussi bien argumentée que possible parl'étude antérieure de l'ouvrage, sur l'évolution probable des ouvragesau cours des vingt ou trente années à venir

(b) Le coût d'entretien de la chausséePour des ouvrages bien conçus, les coûts d'entretien de la chausséequelque soit le type d'ouvrage sont équivalents, que la chaussée soitbitumée ou qu'elle soit en terre.

Le relèvement de la nappe phréatique causé par la retenue (parrapport au niveau qu'elle aurait eu si on avait construit un pont) larapproche de la chaussée. La mission n'a pas constaté que ceci avaitun impact dommageable sur la chaussée.

Par contre, il est certain que les débordements sur la chaussée (casd'un ouvrage à retenue d'eau légèrement sous-dimensionné)affaiblissent les couches de chaussée et provoquent une détériorationplus rapide de celle-ci. Mais on doit dans un calcul économiqueadmettre que le projet est bon, et nous recommandons de ne pas fairede différence entre les coûts d'entretien de chaussée bitumée dans lasolution classique et dans la solution à retenue d'eau.

Dans le cas des routes en terre, sur les digues non déversantes, lamission n'a pas non plus constaté de différence de comportement dela chaussée.

LA VALORISATION DES AVANTAGES SOCIO-ECONOMIQUES

(a) IntroductionLe grand intérêt des aménagements routiers à retenue d'eau est qu'ilne fait supporter à l'utilisateur de l'eau (la communauté villageoisepour l'irrigation, la mise en valeur agricole des bas fonds, etéventuellement l'alimentation en eau), qu'un coût d'aménagementmarginal: le surcoût de l'aménagement routier pour l'adapter à sa

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44 IChapitre 5

fonction hydraulique: aménagement du radier avec seuil mobile(généralement des batardeaux), évacuateur de crue, renforcementéventuel des protections hydrauliques (notamment en rive), ouvragesde contrôle de l'eau (cas de la submersion), d'amenée et dedistribution (cas de l'irrigation), enfin éventuellement ouvrages deprélèvement d'eau (alimentation en eau domestique).

En regard sont à considérer les avantages de l'aménagement: valeurajoutée agricole grâce aux cultures pratiquées (ou plutôtaugmentation de celle-ci si des cultures préexistaient comme c'est engénéral le cas); valorisation de l'alimentation en eau des populationset du cheptel; autres avantages tels ceux de la pisciculture, si celle-cipeut être pratiquée.

(b) L'utilisation agricoleIl y a fondamentalement deux options, soit faire de la culture dedécrue à l'amont de la route, dans la retenue, soit stocker de l'eaudans celle-ci pour irriguer un périmètre de cultures à l'aval de laroute. Les éléments à prendre en considération sont alors:

La culture de décrue dans la retenueNous considérons successivement les coûts et les avantages.

LES coÛTrs. Ils sont les suivants:

* Surcoût de l'endiguement, par rapport à l'ouvrage routier laissantle libre passage des crues;

* Coût des ouvrages de regulation hydraulique: (a) seuil avec partiemobile (batardeaux, ou vanne): (b) évacuateur de crue;

* Protections éventuelles (notamment près de l'évacuateur de crue).

Pour tous ces éléments la meilleure façon d'avoir le coût différentielimputable à la partie agricole est de faire un estimatif du coût globalde chacune des deux variantes: celle purement routière, cellecomprenant en plus l'aménagement hydraulique à but agricole lié à ladigue route.

* Autres ouvrages d'utilisation de l'eau à but agricole.

Il convient aussi bien entendu à chiffrer le coût des aménagementshydrauliques des cultures de décrue telles diguettes pour mieuxretenir l'eau, seuils déversants d'un casier à l'autre, etc.

Les coûts d'entretien et fonctionnement: seuls seront pris en compteici ceux concernant au sens strict la partie agricole de l'aménagement.

* La valeur ajoutée des cultures qui préexistaient dans la retenue.

LES AVANTAGES. Ils sont représentés par la valeur ajoutée des nouvellescultures pratiquées dans la retenue et comprennent le revenu brutdes cultures, (produit principal et sous-produits) moins le coût desintrants et autres facteurs de production (semences, engrais, produits

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de traitement, matériel, coût du tracteur ou de l'attelage en cas deculture mécanisée, frais éventuels de conditionnement de la récolte).Un exemple de calcul est donné dans le Manuel.

L'irrigation à l'avalLes coûts à considérer concerneront ceux de la retenue à l'amont(ceux précédemment indiqués, sauf bien entendu le seuil avec partiemobile qui n'existe plus), et les parties additionnelles suivantes:

* La prise d'eau vannée avec conduite d'adduction à travers la digue,jusqu'en tête du (ou des) canal(ux) de distribution de l'irrigation;

* L'infrastructure de distribution de l'eau sur le périmètre;* La valeur ajoutée des cultures qui préexistaient à l'aménagement.

Les avantages sont identiques à ceux décrits dans le paragraphs«Culture de décrue dans la retenue».

C'est le maraîchage qui fournit les plus forts revenus, utilise la plusgrande quantité de main d'oeuvre et peut valoriser au mieux lesaménagements réalisés. La consommation de légumes croîtactuellement de façon très nette dans l'ensemble de la zonesahélienne et constitue donc une speculation intéressante.

(c) L'utilisation de l'eau par les populations et le cheptel

LES COÛTS. On ne pourra jamais interdire l'accès des animaux à laretenue (sauf s'il y a des cultures dans celle-ci), moyennant quoi onpeut considérer qu'il n'y a pas de dispositif particulier à prévoir pourleur alimentation.

Par contre, du point de vue sanitaire, il n'est pas admissible qu'onlaisse les populations prélever l'eau dans la retenue, d'autant plusque les animaux peuvent y avoir librement accès. Il est doncnécessaire de prévoir, et de chiffrer le coût de dispositifs de puisage.Du plus simple au plus compliqué, cela pourra aller du simplepuisard creusé au voisinage de la retenue, assurant un minimum defiltration de l'eau, à un puits plus sophistiqué avec: cuvelage,margelle et aménagement des abords pour permettre l'accès, et évitertout risque de pollution (nous ne parlerons pas ici de dispositifs plussophistiqués, qui pourraient comporter un puits fermé avec pompageet adduction). Le système avec margelle permet de combinerfacilement alimentation en eau des populations et des animaux, desabreuvoirs pouvant au besoin être rajoutés à proximité.

LES AVANTAGES. Les avantages dus à l'alimentation des populations etdu cheptel sont difficiles à valoriser; on doit les décrire en donnantau moins:

• Le nombre d'habitants desservis par l'aménagement, et la quantitéd'eau qui leur est réservée;

* Le nombre d'animaux dont l'abreuvement est prévu, et de mêmela quantité d'eau correspondante.

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Chapitre 5

Dans un seul cas il est facile de chiffrer l'avantage économique de cesalimentations en eau; c'est lorsqu'il y a un besoin nettement identifié,et qu'on a déjà envisagé et chiffré le coût d'une (ou plusieurs)source(s) alternative(s): cette valeur économique est alors le coûtminimal de toute solution alternative.

Dans les autres cas, on peut essayer d'estimer la valeur du prix du m3

d'eau produit mais ce prix est très variable selon les sources d'eau(puits, barrages, forages), le système de pompage (manuel, thermique,solaire...) le réseau de distribution éventuellement.

A titre tout à fait indicatif, on peut indiquer des coûts de l'ordre de 50à 200 F/m3 pour les villages et petites agglomerations.

(d) La pêcheLa pêche constitue un revenu souvent intéressant, même sans projetpêche et sans alevinage. Des productions de 100 kg/ha/an dans desretenues permanentes sont possibles et des revenus annuels del'ordre de 400 000 F par pecheur ont été enregistrés.

On peut bien entendu associer à une réserve d'eau une station depisciculture. Il convient alors évidemment d'ajouter aux coûts del'aménagement routier, tous les investissements et coût des intrantsde la station.

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6. INITIALISATION, ETUDE,CONSTRUCION ET GESTION

Ce chapitre concerne seulement les ouvrages à retenue d'eau:* Comment se sont développés, dans la réalité, les projets et

réalisations d'aménagements routiers à retenue d'eau;* Quelles seraient les meilleures méthodes et mesures à prendre pour

essayer de promouvoir de tels ouvrages et les rendre plus performants.

L'INITIALISATION

Certains des ouvrages à retenue d'eau ont été construits sans aucunepréoccupation socio-économique et seulement parce qu'un tel ouvragesemblait plus sûr pour assurer le franchissement d'un oued ou d'unezone large inondable. Cette motivation est-elle toujours valable?

Entre 1910 et 1930, il semble bien que certains ouvrages à radier submers-ible et retenue d'eau ont été construits parce qu'on était incapable àl'époque de déterminer des débits de crue réalistes. Dans les valléeslarges ce type d'ouvrage donnait une marge de sécurité pour écouler deforts débits, très supérieure à celle de tout autre type d'ouvrage.

Cette époque est aujourd'hui révolue. On sait calculer les débits de cruesavec une relativement bonne précision mais y-a-t-il encore des cas où unouvrage à retenue et seuil déversant est recommandable pour desraisons purement routières.

Il nous a semblé qu'au NIGER et peut-être au BURKINA FASO certainesrivières qui ont tendance à méandrer et qui ont toujours été franchiesjusqu'à présent par des ponts classiques à haut risque pourraient êtreaménagées avec un seuil surélevé et une réserve d'eau. Nous n'avons pumalheureusement, au cours de la mission, recueillir l'histoire complèted'un franchissement de cette nature ni évaluer l'intérèt purementéconomique du seul point de vue routier d'un tel ouvrage à retenued'eau. Il est à craindre aussi que dans les régions concernées les apportssolides ruinent l'intérêt d'une telle solution.

Retenons de la présente étude que certains de ces ouvrages onthistoriquement été construits dans un objectif purement routier et quedans certains cas difficiles, il est bon que les projeteurs gardent à l'espritla possibilité d'un ouvrage à retenue d'eau.

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Chapitre 6

Un autre cas fréquent est celui d'une retenue ayant arrivé un peu trop tard. Les services agricolespour objectif, dans une région à saison sèche très ou hydrauliques sont cependant en généralmarquée, de procurer au chantier routier les mieux à même que les villages de connaitre àquantités d'eau nécessaires aux travaux (arrosage l'avance les projets routiers et d'étudier oudes matériaux de remblais et de chaussée en faire étudier la variante en temps opportun.particulier, confection du béton, nettoyage desengins, etc.) et au personnel (voir Photo 13). Il peut * Sur les routes tertiaires ou rurales, l'initiative estêtre judicieux de coupler la construction de ce souvent prise par le génie rural ou les servicesbarrage (souvent provisoire) de chantier, avec celle hydrauliques parfois même par une ONG; lede la route pour réaliser un ouvrage définitif projet d'hydraulique agricole ou villageoise estutilisable par les populations voisines. couplé avec un franchissement routier.

Dans le calcul économique du projet, lorsqu'un tel * Enfin la solution la plus recommandable estcas se présente, l'avantage lié pour le chantier à la celle où les services routiers eux-mêmesréserve d'eau se trouve implicitement pris en demandent au projeteur, lors de l'étude d'unecompte par une réduction des prix des terrassements route neuve ou d'une reconstruction,et des frais généraux de chantier comparativement d'envisager la possibilité pour certainsaux prix pratiqués sans cette réserve. ouvrages de franchissement, d'un

aménagement de retenue d'eau. Elle est encorePour les ouvrages à vocation socio-agrononique, rarement pratiquée. On espère que la diffusionl'initiative de la construction d'ouvrages à retenue du présent rapport contribuera à la répandre.d'eau découle d'une des quatre démarches suivantes:

* Les Travaux Publics lancent un projet routierclassique et certains villages demandent qu'on L'ETUDE ET LA CONSTRUCTIONen profite pour créer une réserve d'eau quileur serait utile. Ce voeu intervient souvent Il convient ici de faire une distinction entre lesaprès le démarrage des travaux, la puissance aménagements sur le réseau principal et lesdu matériel de chantier mis en oeuvre aménagements sur les routes et pistes rurales.éveillant ce désir dans l'esprit des populations Pour les premiers, le processus est le même dansriveraines. En cours de travaux, l'ouvrage tous les pays visités. Pour les seconds, au contraire,désiré est étudié et souvent réalisé; mais les on observe des méthodes souvent différentes.délais d'étude sont courts, et il n'est pascertain que l'ouvrage réalisé soit aussi (a) Le réseau principalsatisfaisant que celui qui aurait eu le temps Le maître d'ouvrage est le ministère chargé desd'être étudié à loisir. De plus, les contraintes routes et le maître d'oeuvre, le service des routes,budgétaires peuvent conduire à réduire la qui le plus souvent délègue cette tâche pourtaille de l'aménagement au dessous de l'étude et le contrôle des travaux à des ingénieursl'optimum économique. conseils. Etant donné la faiblesse des ressources

dont peuvent disposer les maîtres d'ouvrage, les* Un processus de même type s'amorce entre les bailleurs de fonds internationaux participant

services agricoles ou hydrauliques et les toujours activement au financement. La construc-Travaux Publics. L'ouvrage de DJEGUENINA tion est faite par une entreprise de génie civil,au MALI en est un exemple qui a généralement importante, après lancement d'unmalheureusement avorté parce que le projet appel d'offres.préparé par les services hydrauliques est

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L'étude des ouvrages à retenue hydraulique devrait Dans tous les cas, le projet d'exécution doit êtreêtre faite dès l'étude de factibilité. Cela exige que confié au même projeteur que le reste de la routele service des routes incorpore dans les termes de afin d'harmoniser les travaux de l'ouvrage àréférence de l'étude routière les clauses retenue hydraulique et les autres travauxnécessaires. Mais il ne suffit pas de demander à purement routiers du marché.l'ingénieur conseil d'étudier cette possibilité pourles divers ouvrages de la route. En effet, avec les Un dernier point important doit être noté: dansméthodes d'attribution actuelles des contrats, où aucun des ouvrages rencontrés les servicesle prix de l'étude a un poids très important dans le routiers n'ont procédé ou fait procéder aux travauxchoix du soumissionnaire gagnant, il y a grand d'accompagnement de l'ouvrage: déboisement derisque d'obtenir une mauvaise étude des ouvrages à la retenue (voir Photo 15), réseau d'irrigation àretenue hydraulique. Cette étude est assez délicate et l'aval. Ils ont laissé ce soin et cette charge auxrequiert l'intervention de plusieurs spécialistes. services agricoles ou à l'initiative privée).

Nous préconisons donc de faire l'étude en deux (b) Les routes ruralestemps: Certains réseaux importants de routes rurales sont

construits à l'entreprise selon les mêmes proce-(i) Identification des sites possibles dures que les routes principales; les(ii) Etude de factibilité des sites retenus. caractéristiques de la route sont seulement d'unniveau plus modeste. Pour de tels réseaux on peutOn trouvera, à l'annexe 2, les clauses que nous faire les mêmes commentaires et les mêmesproposons aux administrations d'insérer dans les recommandations que pour le réseau principal, àtermes de référence des études de factibilité ceci près que si le réseau est construit par unroutières, lorsqu'elles désirent faire prendre en service de développement rural, les travauxconsideration ce type d'aménagement. d'accompagnement, notamment le réseaud'irrigation, sont réalisés en même temps queLorsque l'ouvrage est initié en cours de travaux, l'ouvrage.

sur demande expresse des villages ou d'un servicehydraulique, on a de bonnes raisons de penser que Mais il arrive aussi que certains aménagements àl'ouvrage présente de l'intérêt. La phase retenue d'eau sont construits avec des moyensd'identification peut être omise, mais il convient beaucoup plus réduits et pris en charge pour leursavant de passer à l'étape du projet d'exécution, de financements par des organismes cherchant àprocéder à une étude de factibilité qui fixe les développer les travaux BIMO ou par des ONGgrandes lignes de l'aménagement: importance de la avec une forte participation villageoise à la con-retenue, niveau du seuil et de la digue, conception de struction. Ce genre de réalisation tend à sel'évacuateur de crue, travaux d'accompagnement développer et ne doit pas étre négligé même s'iléventuels (réseau d'irrigation etc.). présente quelques aléas de bonne fin.

Dans les deux cas évoqués plus haut, celui d'unCette étude de factibilité peut être faite par le service réseau construit avec des méthodes de construc-routier ou son ingénieur conseil. Elle peut aussi être tion modernes et rapides et celui d'aménagementconfiée au service du pays chargé des barrages impliquant, dès le départ une forte participationcollinaires, car ce service a souvent une meilleure villageoise, un frein institutionnel apparaitappreciation des problèmes et contraintes des parfois: la définition claire du ministère ou duaménagements de ce type que les services routiers et service administratif de qui relève, au plus hautpeut produire rapidement une bonne étude. niveau, l'ouvrage désiré.

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Chapitre 6

L'ambiguïté qui règne à ce sujet dans certaines Il faut donc définir clairement la maîtrise d'oeuvrepays peut conduire à des rivalités administratives de ces amenagements sur routes principales: Oùnéfastes, ou lasser certaines bonnes volontés. Mais s'arrete celle de l'organisme gestionnaire quand ilce problème dépasse largement celui des ouvrages y en a un? Et qui en définitive doit prévoir dansroutiers à retenue hydraulique et concerne l'en- son budget d'entretien les crédits correspondents?semble des problèmes de développement rural. Il On verra au chapitre suivant, sur la gestion desest heureusement en voie de solution dans ouvrages, quelle solution nous préconisons.beaucoup de pays.

Dans le deuxième cas, celui de construction avec Pour ce type d'aménagement, les villages seune forte participation villageoise, il faut résoudre sentent directement concernés et le petit entretien,correctement le problème de direction du chantier celui que ne dépasse pas les possibilités tech-de construction. La solution adoptée par diverses niques ni les moyens financiers du village estONG au MALI, qui consiste à faire diriger les généralement assuré. C'est le cas notamment destravaux de construction de l'aménagement par une petits ouvrages à batardeau où chaque année laéquipe de technicians appartenant à une société gestion de l'eau et des cultures rappelle auxd'ingénieurs conseils locale, nous parait tout à fait habitants l'existence et l'intérêt de l'ouvrage.recommandable, d'une part, en raison de son faiblecoût et, d'autre part, du fait que les villageois ou le Les problèmes d'entretien insolubles sont ceux quimaître d'ouvrage de l'aménagement pourront exigent de gros moyens. Il importe que le villagefacilement retrouver les technicians en question. La où l'organisme gestionnaire sache alorsdirection de chantier par un technician étranger exactement à qui il doit s'adresser pour obtenir lesd'une ONG ou d'un bailleur de fonds international fonds ou faire faire les travaux nécessaires.n'offre pas cet avantage.

LA GESTION DES OUVRAGESL'ENTRETIEN

Il existe d'abord un certain nombre d'ouvrages à(a) Les routes principales seuil fixe sans prise d'eau qui n'exigent aucuneLorsque les ouvrages de retenue d'eau sont gestion particulière. On trouve surtout de telsconstruits sur les routes dont les services routiers ouvrages sur les routes principales. Les servicessont responsables, ce sont évidemment ces ser- routiers ne se sont jamais préoccupés de leurvices qui assurent en principe leur entretien. En gestion et les villageois profitent au mieux desfait, ces ouvrages sont généralement moins bien avantages qu'ils peuvent en tirer pourentretenus que les autres ouvrages classiques de la l'alimentation en eau, les cultures, le maraîchageroute: ponts ou dalots. Il existe en effet, sur les ou la pêche.ouvrages à retenue d'eau, des organes comme lesprises d'eau ou les bassins de dissipation d'énergie Au contraire les ouvrages à seuil mobile et lesque les services routiers connaissent peu ou pas aménagements possédant une prise d'eau exigentdu tout et ont tendance à négliger. En outre, les une gestion et un suivi si l'on veut en tirer tous lesservices routiers ont parfois l'impression que les avantages escomptés.organes de gestion, vannes de prise d'eau, Les observations faites au cours de la mission,batardeaux, et certainement le réseau d'irrigation montrent que les ouvrages à seuil fixe, même ceuxne les concernent pas. à prise d'eau, sont rarement pris en main par les

usagers, ni par les services administratifs (service

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hydraulique, génie rural) qui sont en principe responsables de telsaménagements. Même lorsque les habitants sont à l'origine du projet, ilsn'assurent pas toujours la gestion ni l'entretien qui est à leur portée:changement d'un robinet défectueux, reparation des ravinements sur unparement, enherbement. Les ouvrages à seuil mobile sont gérés quand ils lesont, soit par une société nationals de développement, soit par unecommunauté agricole ou villageoise (MALI, MAURITANIE).

De tout ce que nous avons vu, il nous paraît indispensable que pour toutaménagement routier à retenue hydraulique, une discussion, s'engageavant les travaux entre: Le service constructeur; L'administration maîtrede l'ouvrage; et La communauté bénéficiaire de l'ouvrage (usagers).Il faudrait que, pendant les discussions, soient clairement exposés lesavantages, comme les inconvénients de l'ouvrage et qu'un contrat soitdiscuté avec les futurs usagers, où ils s'engageraient à assurer des tâchesprécises en échange du cadeau souvent important qui leur est fait. Unrefus de participer de la part de la population conduirait logiquement àl'abandon de l'alternative proposée. Le contrat préciserait la participa-tion au projet: nettoyage et abattage d'arbres de la future retenue,organisation en comité de gestion, collecte de fonds pour assurer l'achatde petit matériel et matériaux nécessaires à l'entretien (robinets,batardeaux). Le contrat devra définir sans équivoque: le propriétaire del'ouvrage, l'administration en charge des grosses reparations, le conseil-technique pour l'entretien, les charges incombant aux usagers.

Pour assurer à la gestion sa pleine efficacité, un suivi doit être assuré parle ou les maîtres d'ouvrage. Ce suivi pourrait prendre la forme de ce quiest réalisé actuellement au BURKINA FASO, en l'intensifiant: tournéessur les projets, discussions avec les responsables nommés sur place,réunions de village.

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7. RESUME ET CONCLUSIONSL e présent Rapport constitue une étude de cas financée par leFonds norvégien (Norwegian Trust Fund) et commandée etpilotée par la Banque mondiale dans le cadre de la Revue des

opérations sahéliennes (Sahelian Operations Review). Elle a pourobjet de donner des exemples et quelques conseils sur la conceptiondes ouvrages routiers hydrauliques au Sahel, en particulier:

*Pour retenir l'eau (temporairement ou en permanence) dans lesrégions où cette eau constitue une ressource précieuse;

* Pour ne pas surdimensionner les ouvrages sur les routes ou pistestrès peu circulées.

Le présent Rapport est accompagné de un Manuel d'exécution plusspécialement destiné aux projeteurs. Il est consacré aux ouvragesroutiers; les ouvrages du type barrage pur (dont la vocation principalsest la retenue d'eau) ne sont pas pris en consideration dans ce Rap-port ni dans le Manuel.

La zone d'étude est la zone sahélienne proprement ditecommunément définie comme celle des isohyètes 200 à 850 mm/an,et une zone située plus au sud pouvant aller jusqu'aux isohyètes 1 200mm/an lorsque comme c'est souvent le cas, elle présente aussi desproblèmes saisonniers de sécheresse (roche affleurant la surface dessols et absence de nappes phréatiques). Une mission d'étude aparcouru cinq pays sahéliens en juin et juillet 1992; le présent Rap-port fait la synthèse des renseignements recueillis et de leur analyses.

LES TYPES ET LES OBJECTIFS DES DIVERS AMENAGEMENTS

Il existe au Sahel de très nombreux types d'ouvrages routiers permettantla gestion de l'eau. Ils se différencient par des caractères variés:

* Ceux qui permettent une circulation routière permanents (ponts,dalots, buses) et ceux qui créent des coupures même courtes(radiers submersibles);

* Ceux qui laissent passer l'eau et les crues sans modifier le régimede la rivière et ceux qui permettent la création d'une retenue(pérenne ou temporaire);

* Parmi les ouvrages à retenue d'eau, ceux qui comportent deséléments fixes et ceux qui component des vannes mobiles.

Les aménagements hydrauliques les plus courants sont décrits auChapitre 2 du Rapport auquel on renvoie le lecteur intéressé. Lesaménagements les plus courants sont:

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Chapitre 7

(a) La mare (bassin d'orage), et leur premier objectif est routier (création de(b) Le puits perdu, réserves d'eau pour la construction de la route).(c) Le radier au fil de l'eau, Les services routiers reconnaissent les avantages(d) Le radier surélevé avec ou sans buses ou socio-économiques des retenues, mais n'ont

dalots, sans vannes, guère promu cette solution.(e) Le radier surélevé avec dalots et vannes,(fl La route digue avec dalots surélevés, Au MALI, les services routiers, tout en(g) Le pont équipé de seuil fixe ou mobile, comprenant l'intérêt des ouvrages à retenue(h) Le barrage en amont de la route. hydraulique leur reprochent à la fois leur coût

de construction élevé et un risque accru deIl existe d'autres types d'ouvrages associant destruction et de coupure de la route. Ce sontdeux ou plusieurs types des aménagements les services hydrauliques qui sont à l'origine deprécédemment définis. Il existe également des la plupart des ouvrages routiers à retenue d'eauouvrages d'équilibre où l'eau peut circuler dans qui ont été construits ou sont projetés. Lesl'un et l'autre sens et qui permettent le long ouvrages ont très généralement pour but uned'une longue route en digue dans une zone amélioration de la production agricole et com-inondée d'équilibrer le niveau d'eau de part et ponent des seuils amovibles.d'autre de la route quelle que soit la zoneintéressée par un orage. En MAURITANIE l'objectif visé par les ouvrages

de retenue est essentiellement de rendre possibleLa mission d'étude a été frappée des différences l'agriculture. L'alimentation en eau des popula-observées entre les divers pays visités sur la tions se fait par puits à partir de la nappedensité et les objectifs des ouvrages routiers phréatique ou profonde. Là où il n'en existe pas, ilpermettant une bonne gestion de l'eau. Cela n'y a pas de population, et la perméabilité du solrésulte évidemment d'abord des conditions et l'évaporation ne permettent pas de créer desnaturelles qui changent selon les régions, mais il réserves permanentes utilisables poursemble aussi que des traditions administratives l'alimentation en eau à partir de retenuesexpliquent certaines différences. routières. Par contre en MAURITANIE la culture

n'est possible que dans les bas fonds où l'eauLe pays qui de beaucoup possède le plus grand s'accumule quelques mois et disparaît parnombre d'ouvrages routiers à retenue hydraulique évaporation, ou filtration; les retenues d'eauest le BURKINA FASO. Il s'agit surtout d'ouvrages contrôlées à vanne mobile permettent de créerà seuil fixe avec une hauteur de retenue artificiellement de telles zones humides où lasupérieure à 1,5 m. Ces caractéristiques résultent culture d'arriére saison devient possible. C'estde conditions naturelles favorables, mais pourquoi les ouvrages existant en MAURITANIEprobablement aussi du fait que les services sont à seuil mobile, et à objectif agricole; aucuneroutiers de ce pays ont une conscience aiguë de retenue n'est pérenne. Il existe aussi enl'intérêt de tels ouvrages. Ils demandent MAURITANOE des ouvrages situés dans le lit majeursystématiquement aux projeteurs depuis 1982 de du fleuve SENEGAL qui permettent soit de contrôlerles prendre en considération. les lacs intérieurs, soit de retarder la durée de sub-

mersion des zones hautes du lit majeur.Les retenues sont souvent pérennes et serventsurtout à l'alimentation en eau des populations Au TOGO la mission n'a visité qu'un barrageet à l'abreuvement des troupeaux. La pêche y est routier à KABOU, dont l'utilisation essentiellesouvent pratiquée. est l'alimentation en eau des villages et

l'abreuvement. Il est probablement représentatifAu NIGER, les problèmes de débit solide et de d'ouvrages qui existent ou pourraient êtreméandrage sont fondamentaux; l'importance des construits dans les zones sèches et sans nappedébits solides a freiné la construction de phréatique situées entre les isohyètes 800 et 1beaucoup d'ouvrages routiers à retenue 200 mm: Nord BENIN, Nord COTE D'IVOIRE,hydraulique. Ceux qui existent sont à seuil fixe Nord NIGERIA.

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LES FACTEURS ET LES PARAMETRES (c) Les données hydro-climatologiquesA PRENDRE EN COMPTE Les precipitations sont toujours assez bienconnues. Elles sont généralement concentréesLes divers facteurs dont dépend la conception ou de juin à octobre et les statistiques donnent:l'intérêt d'un aménagement routier sont analysés

ci-dessous. Cela permet d'orienter * Lapluviométrie annuelle moyenne, et lesconvenablement les solutions techniques à retenir. variations d'une année à l'autre;* Les précipitations instantanées: quantité(a) Le trafic routier d'eau maximum tombée en un temps donnéCe paramètre est l'un des plus importants (de un quart d'heure à 48 heures) pendantconcourant à la justification économique d'un une période donnée (5, 10 ou 100 ans). Ceprojet. Il gouverne aussi le choix entre la solu- paramètre donne des renseignements sur lestion circulation routière permanents ou circula- crues à attendre dans les petits bassinstion intermittente. Seul un calcul spécifique versants. Les précipitations instantanéestenant compte du coût des aménagements en présentent en général une bonne correlationconcurrence, du nombre moyen annuel des avec les precipitations annuelles;coupures et de leur durée, ainsi que de la * La pluviométrie mensuelle: elle est utiliséelongueur de la déviation permettant le cas pour détermination des cultures possibles etéchéant d'éviter la coupure, peut justifier un des apports d'eau d'irrigation nécessaires.résultat. On peut dire néanmoins a priori que

en-dessous de 2 véh./jour le radier est presque Les apports liquides sont quant à eux beaucouptoujours préférable à un ouvrage assurant une moins bien connus. Les coefficientscirculation permanents; pour 30 véh./jour ou d'écoulement (eau écoulée/eau de pluie reçueplus les ouvrages permanents sont préférables. par le Bassin Versant) varient considérablementDans la zone intermédiaire (2 - 30 véh./jour), un en fonction de la géologie, du couvert végétal,calcul économique est recommandé. de la pente, et de la pluviométrie elle-même. Onpeut citer, par exemple au Burkina Faso, un(b) La topographic bassin versant de 182 km2, dont sur 3 annéesElle intervient à de multiples points de vue: consécutives le coefficient d'écoulement moyenannuel a été de 12%, 6% et 1%. Il y a donc un* Choix du site: de ce point de vue et très risque d'erreur important dans l'estimation desgénéralement les meilleurs points de apports moyens annuels d'une rivière dans unfranchissement de la vallée pour une digue site donné.

ou pour un pont sont les mêmes;* Profil en long de la vallée; L'étude des crues est indispensable pour* Profil en travers de la vallée: si les rives sont dimensionner correctement les ouvrages dalots,abruptes, le pont constitue en général la ponts ou évacuateurs de crue (voir le Manuel).meilleure solution. Si au contraire la vallée La crue de projet est la crue à partir de laquelleest très large et plate et si en outre le profil l'ouvrage est dimensionné pour une sécuritéen long de la rivière crée une submersion parfaite de son fonctionnement.fréquente et de longue durée de la vallée (cas

fréquent au Burkina Faso), une route surélevée On prend en compte généralement la crue(route digue) est nécessaire et autorise sans décennale pour les très petits ouvrages, lorsquegrands frais l'aménagement d'une retenue une submersion, voire une destruction,d'eau à l'amont de la route digue; n'entraîne pas de consequence graves (vies* Volume de stockage en fonction de la hauteur humaines, dommages matériels importants).de la retenue: plus le volume de stockage est Pour les ouvrages les plus courants, on prend enimportant pour une hauteur de retenue compte une crue de projet centennale.donnée plus la retenue est intéressante.

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56Chapitre 7

(d) Le bassin versant En conclusion, dans les projets, on tâcheraMalgré la grande variability des coefficients d'estimer l'importance des débits solides; maisd'écoulement, la taille du bassin versant on ne prendra jamais en compte une réductionconstitue un paramètre de base fondamental de ces débits solides.pour apprécier les apports liquides.

(f) Les corps flottantsLes ouvrages routiers à retenue hydraulique qui Les corps flottants, branches d'arbres, grandessont toujours de petits ouvrages de retenue touffes d'herbes, etc., constituent un très grand(comparés à de grands barrages hydrauliques), danger pour les ouvrages de faible tirant d'air, enne stockent jamais de très grands volumes d'eau. particulier les buses et les dalots de faible hauteur.Le coût du mètre cube stocks croît généralementvite avec la taille du bassin versant et les Les ingénieurs des régions sahéliennes saventouvrages les plus intéressants correspondent à depuis longtemps que ce sont toujours les mêmesdes bassins versants modestes dont les apports ouvrages qui, chaque année, sont ainsi obstrués;annuels sont du même ordre de grandeur que ils correspondent en général à des bassins versantsles besoins en eau. amont largement habités où vivent des

agriculteurs ou des nomades qui abattent desLa mission a rencontré des ouvrages correspon- arbres, ou travaillent sur brulis et à des pentesdent à des B.V. de 4 à plus de 5 000 km2. Dès importantes du profil en long de la rivière.que les bassins versants dépassent 500 km2, lesparties hydrauliques de l'ouvrage s'il est Les ouvrages les plus vulnérables sont les busesaménagé pour retenir l'eau deviennent très ou dalots calés au niveau du fil d'eau de laimportantes. Le surcoût de l'aménagement par riviére. Les radiers submersibles quant à euxrapport à celui d'un pont classique n'est justifié laissent au contraire passer facilement les corpsque si les avantages socio-économiques liés à la flottants. Les radiers surélevés en accrochentretenue sont eux aussi très importants. En d'autres parfois quelques-uns mais ne sont pas mis entermes les ouvrages routiers qui présentent a danger pour cela. Les radiers surélevés avecpriori les plus grandes chances de donner une dalots ou buses doivent être curés pour éviterretenue d'eau économiquement intéressante sont une submersion longue du radier.ceux dont les B.V. ont de 4 à 500.2

La lutte contre les corps flottants consiste à curer(e) Les apports solides les ouvrages après chaque orage mais ce curageLes apports solides dus à l'érosion du bassin systématique est très difficile à mettre en oeuvre.versant par les eaux météoriques, sont souventimportants en zone sahélienne et doivent être pris Une autre solution consiste à ménager 50 à 100en compte dans les calculs d'ouvrages: ils mètres en amont de l'ouvrage un dispositifconditionnent la durée de vie de l'ouvrage et donc susceptible d'arréter ces corps flottants. Lason intérêt économique. Les valeurs d'apports meilleure solution est celle de crayons en bétonsolides dépendent de nombreux facteurs, en armé (voir Photo 12). C'est une solution efficaceparticulier de la degradation des sols et du couvert et assez économique (voir Manuel).végétal: des valeurs de 1 000 Vkm2/an dans le nordde la région n'ont rien d'exceptionnel, alors qu'ils (g) L'évaporationpeuvent être parfois pratiquement nuls dans le L'évaporation a une influence directe sur lesud. De forts apports solides peuvent condamner bilan hydraulique d'une retenue d'eau.un projet de retenue d'eau. L'évaporation dépend de la température de l'eau

ou du sol, de la température et de l'humidité deIl existe des moyens de lutte contre les apports l'air, du vent, de la transpiration végétale, etc.solides, par mise en défense du bassin versant, Au Sahel, dans les cas les plus courants,enherbement, reboisement. Ces méthodes sont l'évaporation réelle est très généralementdélicates, coûteuses et longues à produire leurs effets. supérieure à 1 000 mm/an et peut parfois

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atteindre ou dépasser le double. Des essais de -Les apports liquides dans la retenuelutte contre l'évaporation ont été tentés. Les (débit entré/débit déversé),résultats sont décevants en général et il faut, -Les pertes (infiltration, évaporation),dans les projets, prendre en compte -La consommation en eau escomptée.l'évaporation naturelle.L'étude du bilan hydraulique permet de mieux(h) Les infiltrations cerner la dimension du projet et peut conduireElles ne sont jamais nulles. Dans le cas d'un dans certains cas à augmenter le volume de labarrage destiné au stockage de l'eau, elles retenue. Ce bilan permet en outre dans le cas dedoivent être assez faibles pour permettre la périmètres agricoles liés à l'aménagement, decréation d'une réserve d'eau. Dans tous les cas, mieux préciser les règles de gestion de la retenue.elles ne doivent pas par renardage mettre en

cause l'existence de l'ouvrage. Le bilan hydraulique se fait aussi heure parheure pour étudier l'écoulement de la crue deDe toute façon, même si les infiltrations sont projet et adapter tous les paramètres du déversoirimportantes et par exemple empêchent la aux débits qu'il devra écouler. Il permetretenue de se remplir complètement, l'intérêt de d'apprécier l'effet tampon de la retenue (parl'aménagement n'est pas nul, car il relève les accumulation d'eau entre le seuil du déversoir etnappes phréatiques à l'amont et à l'aval du le niveau supérieur de la lame d'eau déversée).barrage et facilite l'alimentation en eau des

populations. L'ouvrage d'IFIDA LABA par La différence des débits entrant dans la retenueexemple, route digue à dalots latéraux surélevés, et en sortant est généralement très faible pour lan'a jamais vu passer d'eau dans les dalots mais crue de projet (centennale) des grands bassinsconstitue une retenue pérenne. La surface du versants. Ce cas est général et il serait utopiquebassin versant est de 7,4 km2. L'eau disparaît par le plus souvent de penser justifier la construc-infiltration évaporation et utilisation humaine. tion d'un ouvrage a retenue hydraulique par uneréduction notable des débits de crue, pour les(i) La qualité de l'eau grands bassins versants.Les eaux chaudes sont sujettes à fermentations et

deviennent rapidement croupissantes lorsqu'elles Ce ne sont que pour les très petits B.V destagnent. Cette dégradation s'accroît d'autant plus surface inférieure à 10 km2 que les écrêtagesque le volume de la mare se réduit sous les effets peuvent permettre de réduire la taille desconjoints de l'évaporation et de l'infiltration. ouvrages d'évacuation d'eau.Peuvent s'ajouter à cela les souillures causées parles animaux venant s'abreuver. (k) La démographie et les besoins en eau

L'ouvrage étant destiné à une population, il estPour retarder autant que possible la dégradation nécessaire, qu'il y ait une populationde l'eau, il est bon que certaines dispositions demandeuse d'aménagement à proximité. Lesconstructives puissent être prévues à l'avance et besoins en eau, hors besoins agricoles, sontmises en oeuvre pour garantir le bon usage de la estimés en fonction de la population deressource, notamment: (a) Le débroussaillage et le proximité, et des effectifs des troupeaux.déforestage de la surface inondée, et (b)L'aménagement à bords francs des rives de la retenue. La population de proximité est celle distante de

moins de 5 kilomètres de la ressource d'eau; ilPour l'alimentation humaine, l'utilisation de faut en outre tenir compte du croîtpuits en relation avec la retenue et procurant démographique et des déplacements possiblesune eau filtrée est recommendable et d'ailleurs de la population. Un horizon d'une vingtainetrès souvent pratiquée. d'années est désirable. Pour le calculprévisionnel envisagé ici, il est recommandé de(j) Le bilan hydraulique/L'écrêtage des crues prendre une moyenne de 20 litres/hab/jour.Il consiste à comparer (généralement mois par

mois):

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Chapitre 7

Pour les troupeaux, les besoins sont: LES CHOIX TECHNIQUES ET ECONOMIQUESDES SOLUTIONS

-Bovin: 30 à 40 1/jour (50 1/jour par adulte dansles conditions sahéliennes,au moment des (a) L'introductionplus fortes chaleurs); Le choix des bonnes solutions dépend des

-Petit ruminant (ovin, caprin): 3 à 4 1/ jour. paramètres que nous avons passé en revue etdes prix unitaires des diverses natures de

(1) Les aptitudes culturales travaux: le meilleur projet est évidemment celuiet les besoins en eau qui conduit au meilleur rapport: avantages/coût.

L'aptitude culturale d'un sol est un problèmecomplexe et requiert des agropédologues Du point de vue technique, il importe en outreconnaissant bien la région. La recherche d'adopter de bonnes dispositions constructives,agronomique définit pour chaque culture la c'est-à-dire des dispositions qui ne conduisentquantité d'eau qui est nécessaire pour assurer une pas une lente ruine de l'ouvrage ou à des coûtsvégétation normale de la plante pendant son cycle d'entretien qui anéantissent l'économie qu'onvégétatif ainsi que la répartition de ces besoins aura cru pouvoir faire sur l'investissement.dans le temps. Si la pluie n'a pas une bonneprobabilité de fournir mois par mois la quantité (b) Les choix techniques de based'eau souhaitable, il faut songer à l'irrigation. Les principaux problèmes rencontrés sont les

suivants: (a) ouvrage permanent ou ouvrageLes besoins en eau des cultures sont calculés en temporaire de type radier, (b) ouvrage à retenueajoutant aux besoins de la plante (dits besoins d'eau ou pont classique; et dans le cas ded'évapotranspiration), un certain pourcentage tenant retenue d'eau: (a) ouvrage à seuil fixe ou mobile,compte de l'efficience de l'irrigation (pertes dans (b) route sur la digue ou en aval de la digue.l'amenée et la distribution, inégalité de la répartitionsur la parcelle, percolation en profondeur). Sur le premier problème, on a résumé dans la

partie (a) Le trafic routier (Chapitre 7) lesA titre indicatif, on mentionnera quelques résultats de l'expérience de nombreux projets.ordres de grandeur de besoins en eau, dans lesconditions sahéliennes. Les besoins sont à Sur le deuxième problème, on rappelleramajorer de 30 % pour un coefficient d'efficience: d'abord que le paramètre essential est

l'existence de besoin en eau donc la présence de- Maïs ou sorgho 5 000 a 6 000 m3/ha populations; mais de nombreux autres facteurs- Sole maraîchère 4 000 m3/ha sont à considérer tels que la perméabilité du sol,- Riz: au moins 10 000 m3/ha, pour des la disponibilité de matériaux pour la construc-cycles de saison sèche; cette demière cul- tion de la digue et la protection des talus, lature, très gourmands en eau, sera donc en topographic des lieux, etc.général peu adaptée au type de périmètre àl'aval de la retenue. Pour les deux derniers problèmes, les facteurs

favorables ou défavorables sont listés dans leLes cultures maraîchères sont souvent Tableau 4.3.appréciées, surtout à proximité des villages.Grandes utilisatrices de main d'oeuvre, elles (c) Les bonnes dispositions constructivespermettent de satisfaire le plus grand nombre Les caractéristiques de la route sur l'ouvraged'attributaires pour leurs besoins familiaux ou doivent être les mêmes qu'en dehors de l'ouvrage.la commercialisation. On ne réduit la longueur du profil en travers de la

route (passage de 2 voies à une voie de circula-tion) que sur les ouvrages très longs et un calculéconomique est toujours nécessaire pour justifiercette derogation aux normes routières.

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Lorsque la retenue d'eau maximum est de faible Les panneaux de batardeau que nous avonshauteur (inférieure à 1,5 m) et que les terrains rencontrés sont des éléments longs et de faiblene sont pas trop perméable, la digue peut étre hauteur, en bois ou en panneaux métalliquesréalisée comme un simple remblai routier sans creux (téles métalliques soudées manufacturéesdispositif particulier autre que la protection du localement) manoeuvrables manuellement.talus amont.

LE BASSIN DE DISSIPATION, Il permet la transitionSi au contraire la hauteur est importante et si les entre l'écoulement rapide de l'eau dans leterrains sont affouillables et perméables, la coursier (ou juste après sa sortie du seuildigue doit étre conçue comme un véritable déversant) et un écoulement tranquille dans labarrage avec noyau d'étanchéité et rivière à l'aval. C'est un dispositif important,éventuellement d'ancrage. souvent mal connu des ingénieurs routiers. Il

permet de dissiper l'énergie de l'eau dans unLes talus ont des inclinaisons variables, bassin. Les bassins de dissipation ont avantage àl'inclinaison 1/2 étant la plus courante. être prévus lors de la construction. Le ManuelLes talus sont soumis à des érosions provenant indique comment les calculer de façon précise.du batillage des courants de crue et des eaux L'absence de bassin de dissipation entraîne despluviales; des protections sont nécessaires. phénomènes d'érosion régressive, puis la de-

struction de l'ensemble de l'ouvrage.Les protections sont constitutées de voile enbéton, perrés maçonnés, perrés en pierres (d) Le choix et la justification économiquesèches rangées à la main ou enrochements. Il La justification économique d'un aménagementapparaît que les protections en béton et les routier de retenue ou passage d'eau est fondéeperrés maçonnés bien exécutés (avec en sur les mêmes principes que la justification departiculier des barbacanes et une fondation de n'importe quel projet. Mais le projetpied correcte) sont les plus sûrs. Dans les d'aménagement de retenue d'eau est limité à uneouvrages à retenue hydraulique, l'organe le plus section de route AB relativement courte, celle ddélicat et souvent le plus onéreux est l'intérieur de laquelle, la solution avec retenuel'évacuateur de crues. et la solution sans retenue diffèrent, mais en-

deça et au-delà de laquelle le projet routier restell comprend un seuil déversant (fixe ou mobile) inchangé. Le calcul économique est fondé suret divers organes permettant le passage de l'eau les évaluations suivantes:du seuil jusqu'au lit ancien à l'aval del'aménagement. -Coût d'opération des véhicules sur le

tronçon AB,LE SEUIL DÉVERSANT FIXE. Il est tantôt profilé tantôt -Coût de construction,mince tantôt épais. Les seuils profilés sont -Coût d'entretien ultérieur des ouvrages,réalisés en béton ou en maçonnerie. Les seuils -Production agricole,minces sont réalisés en palplanches métalliques -Alimentation en eau de la population,ou en béton armé. Les seuils épais sont -Abreuvement du bétail,constitués en général par un massif terrassé -Autres conséquences de l'aménagementsimplement protégé par un voile de béton ou (sanitaires notamment).béton armé; les cas les plus courants sont lesradiers surélevés et les dalots surélevés. La durée de vie de l'ouvrage pose pour les

ouvrages à retenue d'eau un problème à ne pasLE SEUIL MOBILE. Il est formé de rails fixes éluder, celui des apports solides. Si la retenueverticaux incorporés à l'ouvrage et dans lesquels est comblée avant 25 ans (durée de vie prise enon place les panneaux de batardeau. Parfois de compte généralement pour les projets routiers)simples feuillures sont ménagées dans le béton et même si elle l'est seulement au-delà, ilau lieu des rails fixes. importe d'apprécier aussi objectivement et

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60

Chapitre 7

honnêtement que possible quelle sera larges ce type d'ouvrage donnait une marge del'évolution probable de la retenue, et la baisse sécurité pour écouler de forts débits, trèsdes avantages hydrauliques qu'elle apportait supérieure à celle de tout autre type d'ouvrage.immédiatement après la construction. Aujourd'hui, la route n'est plus guère à l'origine

d'un ouvrage à retenue hydraulique que pourLe coût de construction des ouvrages est à procurer au chantier routier les quantités d'eauétudier cas par cas. On a rassemblé seulement nécessaires aux travaux (arrosage des matériauxici dans le Tableau 4.1 les coûts unitaires de remblais et de chaussée en particulier,moyens observés dans divers pays sahéliens en confection du béton, nettoyage des engins, etc)1992, avant la devaluation du E CFA. Au prix de et au personnel. Il peut être judicieux de couplerconstruction on n'oubliera pas d'ajouter celui du la construction de ce barrage provisoire, aveccontrôle des travaux, soit environ 7%. celle de la route pour réaliser un ouvrage

définitif utilisable par les populations voisines.Le prix d'entretien peut varier assez sensiblementselon que l'ouvrage a été très largement conçu ou Mais aujourd'hui la plupart des ouvragesau contraire très économiquement. Selon les cas, routiers à retenue hydraulique sont construitsle coût annuel d'entretien peut s'élever de 2 % à 8 dans l'objectif d'avantages socio-économiques.% du coût de construction. L'initiation est prise dans certains pays par les

services routiers eux-mêmes qui demandent auLa valorisation en termes monétaires des projeteur lors de l'étude d'une route neuve ouavantages socio-économiques n'est pas aisée. d'une reconstruction d'envisager la possibilitéPour les cultures on tient compte de la valeur pour certains ouvrages de franchissement, d'unmarchande des productions, sur le lieu de aménagement à retenue d'eau. Elle est encoreproduction, mais on n'oublie pas de retrancher à rarement pratiquée. On espère que la diffusionce prix celui des intrants (engrais, insecticides, du présent Rapport contribuera à la répandre, etetc.) de l'énergie (pompage) et celui de la pro- l'Annexe 2 propose les termes de référence àduction agricole éventuelle qui était pratiquée inclure dans une étude routière, pour obtenir ceavant la retenue d'eau. résultat. Dans d'autres cas, ce sont les services

hydrauliques ou le génie rural, qui avec leL'utilisation par l'homme et les animaux des concours des services routiers, ou avec celuiressources hydrauliques est encore plus difficile à d'ONG initient de tels aménagements.valoriser. Les chiffres parfois utilisés de 50 à 200ECFA par m3 d'eau utilisée ne sont que de (b) La concertation et l'organisationgrossières évaluations. L'établissement d'un projet des études et de la constructionde barrage dans la région et de sa production Il est essential d'associer, dès le début, lesannuelle utilisable peut permettre de mieux cerner acteurs en charge de la route et de l'eau, quile problème; mais de tels projets n'existent sont habituellement différents. La Direction desgénéralement pas. Les ressources de la pêche ne routes et ses consultants n'ont pas l'habitude deseront pas omises si elles sont prévisibles. se préoccuper de la gestion de l'eau au-delà de

l'emprise de la route. Le Rapport les aidera à leLA GESTION DES OUVRAGES faire. D'autre part, le service du génie rural, lesA RETENUE HYDRAULIQUE populations et les ONG qui les assistant, sont

directement intéressés par les retenues d'eaux,Le mot gestion est pris ici dans un sens large. Il mais elles n'interviennent habituellement pasva du lancement du projet à son étude et à la dans le processus d'élaboration du projetgestion proprement dite des ouvrages et des routier. Il faut donc adopter une démarcheressources en eau. d'ouverture à la discussion et prévoir les

mécanismes qui conduiront au consensus entre(a) L'initialisation du projet les parties.Certains radiers surélevés ont été construitsautrefois en raison du manque de données Sur les routes principales, le service en chargehydrologiques et parce que dans les vallées des études routières doit donc consulter les

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel 61

services agricoles, et les usagers potentials, surl'intérêt que présenterait l'incorporationd'ouvrages de retenue d'eau dans les projetsroutiers. L'étude de faisabilité de ces ouvragespeut être déléguée aux services agricoles, ou auxONG qui peuvent calculer mieux que les ser-vices routiers les avantages de la retenue d'eaupotentielle, mais le projet d'exécution doit êtrefait par le concepteur routier. En ce quiconcerne les pistes, la prise en mains del'ensemble du projet par les utilisateurs et parles ONG peut être plus large.

(c) La participation des bénéficiairesLa participation des bénéficiaires aufinancement et à la réalisation des travaux peutapporter des avantages importants. D'abord, ellegarantit qu'il y a vraiment une demande pourles ouvrages concernés, et que les desiderata desutilisateurs ont été pris en consideration dans laconception des ouvrages. Elle donne aussi unegarantie que l'ouvrage sera exploité et entretenu,parce que les bénéficiaires s'en sentirontpropriètaires. Lorsque les populations partici-pant aux travaux, on développe en outre descapacités locales qui seront précieuses pourassurer l'entretien.

(d) L'organisation de l'exploitationet de l'entretien

Le souci de l'exploitation et de l'entretien desouvrages doit être un élément majeur de leurconception. L'exploitation doit être à la portéedes utilisateurs, ou des services locaux ou ONGqui les assistant sur le terrain. Un ouvrage facileà entretenir a des chances de durer. Cesconsidérations conduisent à concevoir desouvrages simples, robustes, et à utiliser aumoins sur les routes rurales et les pistes lesméthodes manuelles ou à haute intensité demain d'oeuvre (HIMO) pour leur construction. Ilfaut aussi penser à préparer, et à diffuser, desmanuels ou des planchettes d'instruction pourl'exploitation et pour l'entretien. Enfin,l'entretien coûte de l'argent, du temps, desfournitures en nature, et le concepteur doitidentifier quel intervenant est responsable encas d'accident ou de réhabilitation, et qui doitpayer les coûts d'entretien. Les dispositions lesplus durables consistent à faire payerl'utilisateur de l'eau, quand c'est possible.

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Annex 1: Bibliographie

ECONOMIE ROUTIERE

1 L. ODIER1963Les avantages économiques des travaux routiers - Eyrolles, Paris

2 . BCEOM - CEBTPJuin 1991Manuel des routes dans les zones tropicales et désertiquesTome 1 politique et économique routière - Ministère de la Coopération

3 B. COUKIS1983Utilisation des méthodes manuelles dans les programmes de construction guide

pratique pour organiser et conduire les travaux - BIRD Washington

HYDRAULIQUE

4 M. CARLIIER1972Hydraulique générale et appliquée - Eyrolles, Paris

5 N. VAN TUU1981Hydraulique routière - BCEOM - Ministère de la Coopération et du

Développement

PETITS BARRA4GES

6 GRESILLON J.M. HERTER P., METRO T.(EIER), LAHAYE J.P. (CIEEH)1979Quelques aspects de l'hydraulique des barrages - Suggestions pour ledimensionnement des petits barrages en Afrique sahélienne - Remarques

relatives à l'étude des érosions hydrauliques sur sols cohérents - Ministère dela Coopération, Paris

7 Ministère de l'Agriculture, PARIS1977Technique des barrages en aménagement rural

8 LANE E.W.1935Security from underseepage - Transact ASCE vol 100 p 1235

63

Page 73: Gestion de l'eau ans es ouvrages

64 Annex i

HYDROLOGIE

9 RODIER J., AUVRAY C.1965Estimation des débits de crue décennales pour les bassins versants de superficie

inférieure à 200 km2 en Afrique Occidentale, ORSTOM-CIEH, Paris(original de la méthode ORSTOM)

10 RODIER J..1975

Evaluation de l'écoulement annuel dans le Sahel tropical africain - CollectionTravaux et Documents - ORSTOM, Paris

11 J. RODIER - P. RIBSTEINEstimation des caractéristiques de la crue décennale pour les petits bassins

versants du SAHEL couvrant de 1 à 10 km2

12 ORSTOM1988Catalogue des états de surface - Répertoire des aptitudes au ruissellement des

sols sahéliens

13 PUECH C., CHABI-GONNI D.1984Méthode de calcul des débits de crue décennale pour les petits et moyens bassins

versants en Afiique de l'Ouest et Centrale (2ème édition) CIEH,Ouagadougou (original de la méthode CIEH)

puis 1988Détermination des crues décennales - CIEH

14 BERTON S.1988DOSSIER N° 12: "La maîtrise des crues dans les bas fonds - Petits et micro-

barrages en Afiique de l'Ouest" - Collection "LE POINT SUR" -Coopération française - GRET - AFVP - Agence de Coopération Culturelleet Technique

HYDRA ULIQUE AGRICOLE ET PASTORALE

15 SOGETHA1968Techniques rurales en Afrique; les petits barrages en terre - Ministère de la

Coopération; CIEH

16 SOGETHA1971Utilisation agricole des eaux de crue en Afrique - Tome 1: Les épandages de

crue - CIEH, Ouagadougou

Page 74: Gestion de l'eau ans es ouvrages

Gestion de lPeau dans les ouvrages routiers au sahel 65

17 BCEOM, IEMVT1977Hydraulique pastorale - Techniques Rurales en Afrique - Secrétariat d'Etat auxAffaires Etrangères chargé de la Coopération, Paris

18 INSTITUT PANAFRICAIN DE DEVELOPPEMENT1977Découvrir une agriculture vivrière - Ed Maisonneuve et Larose, Paris

CONSERVATION DES EA UXET DES SOLS

19 ROOSE E.1992Introduction à la Gestion Conservatoire des Eaux et de la Fertilité des Sols(G.C.E.S.) - ORSTOM/FAO, Paris

20 C.T.F.T.1979Conservation des sols au sud du Sahara - Collection Techniques Rurales en

Afrique - Ministère de la Coopération, Paris

21 FAO1977Aménagement des bassins versants - Cahiers FAO, Rome

EAU ETSANTE

22 MONJOUR L., TOURNE F.1981Problèmes de santé en milieu sahélien - Collection Techniques Vivantes - ACCT -CILF - PUF, Paris

23 INADES Formation1979L'eau et la santé - Livres 1 et 2 - INSP de Côte d'Ivoire, Abidjan

MONOGRAPHIES

24 DIPAMA1992Sédimentation dans les barrages - Mémoire de maîtrise - Université deOuagadougou

25 A. JOIGNEREZ - N. GUIGEN1992Evaluation des ressources en eau non pérennes du Mali - ORSTOM

Page 75: Gestion de l'eau ans es ouvrages

66 Annex 1

26 Dossier d'Appel d'Offres1985Etude de la route DORI - TERA - NIAMEY - Aic Progetti - Europrogetti -

Autorité de Développement intégré de la région Liptako - Gourma

Etude complémentaire pour l'établissement du dossier d'exécution de troisretenues d'eau pour les besoins de chantier, utilisables d'une façonpermanente par la population et le bétail au Niger.

27 BCEOM-- IRAM1987Schéma Directeur de l'ADER DQUTCHI MAGGIA

28 LOUIS BERGER INT.Mai 1991Etude de mobilisation des eaux de revêtement superficiel dans trois départements

(Tahoua - Agadez - Zinder) - Rapport final - Direction du Génie Rural duNiger

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Annex 2

MODELE DE TEXTES A INSERERDANS LES TERMES DE REFERENCE D'ETUDES ROUTIERES

POUR L'ETUDE DE RETENUES D'EAU EVENTUELLES

Dans l'étude d'évaluation économique d'un projet de construction ou réhabilitation deroute, on propose de décomposer en deux phases l'étude d'éventuelles retenues d'eau.On insèrera pour cela dans les termes de référf;ince del 'étude routière les clauses ci-après;

1 - Définition de l'étude de Phase 1

Au franchissement des rivières dont la surface des bassins versants est comprise entre3 km 2 et 5 000 km2, l'Ingénieur Conseil étudiera, cas par cas, si la constitution d'uneretenue d'eau à l'amont de la route est possible et si elle présente de l'intérêt soit pour laconstruction de la route, soit pour l'alimentation en eau des riverains, ou l'abreuvement deleurs troupeaux, soit pour une augmentation sensible de la production agricole.

A cette fin dans une première phase, il proposera à l'Administration la liste desfranchissements où il semble a priori intéressant de pousser une telle étude. Cette listesera établie sur la base de cartes et documents existants et de reconnaissances visuelles.Elle sera accompagnée d'un court rapport:

- donnant les raisons de ce choix et du rejet des autres franchissements,

- indiquant la nature et le montant des travaux topographiques, géotechniques,hydrogéologiques et hydrologiques qui lui paraissent nécessaire pour mener à bienl'étude de 2ème Phase.

Ce rapport et cette liste seront produits dans un délai maximum de.... mois après la datede démarrage des études.

L'Administration fera connaître son accord ou ses demandes de modifications dans undélai de ....

2 - Définition de l'étude de Phase 2

L'Ingénieur Conseil procédera alors à l'étude de factibilité des ouvrages dont l'étude a étéretenue en définitive par l'Administration.

Cette factibilité comportera:

- une reconnaissance rapide agronomique et sociologique;

- le résultat des travaux topographiques avec notamment le plan de la retenue et lescourbes surface/volume/hauteur d'eau;

- le résultat des reconnaissances, sondages et essais géotechniques ouhydrogéologiques;

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68 Annex

l'étude hydrologique de la rivière, le choix du débit de crue de projet et lefonctionnement hydraulique de l'ouvrage lors du passage de cette crue;

les plans au 1/1000 ou 1/500 de l'aménagement, et les coupes au 1/200 de l'ouvrage(digue d'accès et évacuateur) avec tous les dessins de détail nécessaires à uneparfaite compréhension du projet;

- le calcul des infiltrations dans et sous l'ouvrage;

- l'utilisation -préconisée de la retenue et le bilan hydraulique mois par mois, tenantcompte des apports liquides, des infiltrations et de l'évaporation;

l'estimatif de l'ouvrage à ± 20 % près;

l'étude économique de l'ouvrage et son taux de rentabilité lorsqu'on le compare à lasolution d'un ouvrage routier classique sans retenue d'eau;

un rapport justificatif des dispositions techniques adoptées (stabilité de l'ouvrage etdes protections, non renardage,etc), et de l'utilisation de l'eau préconisée;

- des propositions concernant la gestion et l'entretien ultérieurs de l'ouvrageadministrations, organismes et collectivités d'usagers concernés ; rôle, droits etresponsabilités de chacun d'entre eux.

3 - Composition de l'équipe

Pour l'étude des Phases 1 et 2 de l'étude définie plus haut, l'Ingénieur Conseil feraintervenir:

- un hydrologue et un géologue (qui peuvent être ceux déjà chargés du reste duprojet routier);

- un agronome et/ou un spécialiste d'alimentation en eau;

- un barragiste;

- un économiste agricole.

Ils devront tous avoir 10 ans d'expérience dans la profession: l'hydrologue, l'agronome, lespécialiste d'alimentation en eau et l'économiste agricole, devront en outre avoir unebonne connaissance de l'Afrique sub-saharienne et préférablement sahélienne.

4 - Rémunération de l'Ingénieur Conseil

En fonction du mode de rémunération prévu pour la partie purement routière del'évaluation économique (rémunération au temps passé ou forfaitaire), il est proposéd'adopter une des deux formules suivantes:

a) En cas de rémunération au temps passé

L'Ingénieur Conseil sera rémunéré en fonction du temps de travail des ingénieurs etspécialistes concernés , les travaux topographiques, géotechniques,

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel 69

hydrogéologiques sous-traités nécessaires à l'étude de l'ouvrage à retenuehydraulique lui seront payés séparément, soit forfaitairement aux prix indiqués dansle Rapport de Phase I, soit par un remboursement des factures des sous-traitantsdont le total ne devra pas dépasser la somme indiquée dans le Rapport de Phase I.

b) En cas de rémunération forfaitaire

L'Ingénieur Conseil sera rémunéré pour l'étude de Phase I, par le forfait global (oukilométrique) de l'étude qui devra donc inclure les prestations correspondant àl'établissement et à la justification de la liste des ouvrages qui méritent une étude deretenue d'eau ; pour l'étude de Phase II, l'Ingénieur Conseil sera rémunéré par leremboursement forfaitaire aux prixindiqués dans le Rapport de Phase I, des travauxtopographiques, géotechniques et-hydrogéologiques et par un forfait de .parsite, applicable à chacun des aménagements étudiés.

NOTA

Les textes ci-dessus ont été rédigés dans l'hypothèse de l'étude d'une route de grandelongueur dont le commanditaire voudrait connaître les possibilités et l'intérêt d'ouvragesà retenue d'eau. Mais bien entendu, pour l'étude spécifique d'un seul ouvrage à retenued'eau ou pour d'autres projets, ces textes peuvent être utiles, notamment dans ladéfinition de l'étude de factibilité de Phase I.

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Annex 3

Cahier de photographies

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Annex 3

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Photo 1: BURKINA FASORadier au fil de l'eau. On voit le bassin de dissipation d'énergie qui s'est formé naturellement.

Photo 2: LA TAPOA (Burkina Faso)Radier surélevé. Fin de las saison sèche; il y a encore de l'eau dans la retenue.

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Photo 3: LA TAPOA (Burkina Faso)Prise d'eau sous le radier surélevé - Sortie Aval.

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Photo 4: NIAME (Mali)Radier surélevé en construction avec dalot - A gauche le pont léger (emporté et reconstruit chaque année)qui sera remplacé par le radier.

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74 IAnnex 3

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Photo 5: MAKANDIANA (Mali)Radier surélevé sur longue digue de bas-fond - Dalot batardable au centre du radier (en construction).

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Photo 6: GOHANGEN (Burkina Faso)Route digue et dalot surélevé - vue de la RG partie amont.

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Photo 7: TITA (Burkina Faso)Dalots surélevés et le chenal de fuite au débit de la digue.

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Photo 8: TITA (Burkina Faso)La route digue; le dalot surélevé se trouve largement au-delà de la photo à gauche.

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Annex 3

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protégés-dubatillage par un perre maçonné.

Photo 10: OUEDOGO PETIT(Burkina Faso)Le seul est constitué par une enceinte de palplanche, à l'amont du pont. La chambre de tranquillisation estconstituée de gabions maçonnés.

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Gestion de l'eau dans les ouvrages routiers au sahel I 77

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Photo 11: TOUNGUENE (Mauritanie)Ouvrage à batardeau - Au premier plan les planches de la fermeture mobile.

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Photo 12: BURKINA FASODalot défendu par des crayons en travers du lit.

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Annex 3

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Photo 13: Route de FADA N'GOURMA à PAMA (Burkina Faso)Barrage et déversoir provisoires créant une retenue d'eau pour les besoins du chantier.

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Photo 14: NATIABOUANI (Burkina Faso)Bassin de dissipation d'énergie à l'aval du pont (vue de la rive droite).

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Photo 15: Route FADA N'GOURMA à KANTCHARI (Burkina Faso)Retenue d'eau - Aucun abattage d'arbre ni nettoyage de la retenue n'a ete opere.

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Photo 16: Route FADA N'GOURMA à KANTCHARI (Burkina Faso)Muret de protection des talus de remblais aval de la digue et descentes d'eau.

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Annex 3

Photo 17: DAKIRI (Burkina Faso)Route à l'aval de la digue - Vue générale du déversoir et de la route qui franchit le chenal de fuite par unradier suréleves à dalot multiples.

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Photo 18: OUAGADOUGOU (Burkina Faso)C'est un radier simple bétonné, doublé par un pont à l'amont.

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Photo 19: KABOU (Togo)La tour de prise d'eau amont en fin de saison sèche.

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Photo 20: TABALAK (Niger)Ouvrage d'équilibre entre les parties Nord et Sud du lac naturel franchi par la route TAHOUA-ARLIT.

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