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OUVRAGES HYDRAULIQUES
Objectifs pdagogiques gnraux du cours
A lissue de ce module les apprenants seront capables de :
Dcrire et comprendre le fonctionnement des diffrents types douvrages hydrauliques
Dimensionner sommairement les ouvrages hydrauliques les plus courants
Exploiter et entretenir les ouvrages
Pr requis : Hydrologie, hydraulique applique, gotechnique
Auteur Date de cration
Founm A. MILLOGO Aot 2009
Ingnieur en Hydraulique
Consignes Ordinateur, traitement de texte (MSWord ou OpenOffice writer), papier millimtr
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Table des matires I. INTRODUCTION _________________________________________________________ 5
I.1. Rles et importance des ouvrages hydrauliques __________________________________ 5
I.2. Typologie des ouvrages hydrauliques ___________________________________________ 5
II. OUVRAGES DE MOBILISATION DES EAUX DE SURFACE ___________________ 6
Introduction ___________________________________________________________________ 6
II.1. PETITS BARRAGES EN TERRE ____________________________________________ 6 II.1.1. Gnralits _____________________________________________________________ 6
II.1.2. Critres de choix du type de barrage ________________________________________ 8
II.1.3 Types de barrages en terre _________________________________________________ 8
II.1.4. Dtermination du volume de la retenue ______________________________________ 10
II.1.5. Etude de la digue _______________________________________________________ 14
II.1.6. Etude de lvacuateur de crues ____________________________________________ 17 II.1.7 Autres ouvrages annexes __________________________________________________ 19
II.1.8. Construction du barrage _________________________________________________ 20
II.1.9. Surveillance et entretien du barrage ________________________________________ 21
II.2. BOULIS _________________________________________________________________ 23 II.2.1.Gnralits ____________________________________________________________ 23
II.2.2. Etudes et ralisation _____________________________________________________ 23
II.2.3. Fonctionnement ________________________________________________________ 24
II.3. Bches __________________________________________________________________ 26 III.3.1. Gnralits ___________________________________________________________ 26
II.3.2. Etudes et ralisation _____________________________________________________ 26
II.3.3. Fonctionnement ________________________________________________________ 28
Conclusion ___________________________________________________________________ 28
Activits dapprentissage chapitre 2 ______________________________________________ 29
III. OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT ____________________________________ 30
Introduction __________________________________________________________________ 30
III.1. Radiers routiers __________________________________________________________ 30 III.1.1 Gnralits ____________________________________________________________ 30
III.1.2 Etude ralisation - fonctionnement ________________________________________ 31
III.2. Dalots __________________________________________________________________ 35 III.2.1 Gnralits ____________________________________________________________ 35
III.2.2 Etude ralisation-fonctionnement _________________________________________ 36
III.3 PONT ___________________________________________________________________ 39 III.3.1 Gnralits ____________________________________________________________ 39
III.3.2 Etude ralisation- fonctionnement ________________________________________ 40
Conclusion ___________________________________________________________________ 42
Activits dapprentissage chapitre 3 ______________________________________________ 42
IV. OUVRAGES DE REGULATION ET DE PROTECTION ______________________ 43
Introduction __________________________________________________________________ 43
IV.1. canaux, seuils, et rpartiteurs _______________________________________________ 43 IV.1.1. Canaux ______________________________________________________________ 43
IV.1.2. Seuils ________________________________________________________ 47
3
IV.1.3. Rpartiteurs___________________________________________________________ 49
IV.2 Bassins de rtention et de dissipation _________________________________________ 51 a) Gnralits _______________________________________________________________ 51
b) Etude ralisation -fonctionnement ____________________________________________ 51
Conclusion ___________________________________________________________________ 52
Activits dapprentissage chapitre 4 ______________________________________________ 52
Conclusion gnrale ________________________________________________________ 54
Bibliographie _____________________________________________________________ 55
Webographie ______________________________________________________________ 56
Glossaire _________________________________________________________________ 56
Annexe 1 coupe type dun barrage en terre _____________________________________ 60
4
Mots cls
Barrages, vacuateur, boulis, bche, retenue, rservoir, seuil, canaux, radiers, dalot, pont,
rpartiteur, bassin de rtention, dissipation, prise deau thalweg, tirant deau, section mouille, primtre mouill, revanche, hauteur critique, gabion, affouillement, batardeau, efficience.
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I. INTRODUCTION
Objectifs spcifiques lis au chapitre Introduction au cours
Connaissance des ouvrages et de leur importance
I.1. Rles et importance des ouvrages hydrauliques
En amnagement rural, la mobilisation de leau est un facteur important pour la satisfaction des besoins des populations (irrigation, usages domestiques, usage pastoral, pche). Plusieurs
types douvrages sont utiliss, en fonction des besoins satisfaire et des conditions des sites. Les ouvrages hydrauliques (ouvrages de mobilisation et connexes) participent latteinte de la scurit alimentaire (irrigation dappoint), la cration de nouveaux revenus (cultures de contre saison, pche, levage) et la prservation de lenvironnement (cration de zones humides).
I.2. Typologie des ouvrages hydrauliques
Les ouvrages hydrauliques peuvent tre regroups en plusieurs catgories :
Les ouvrages de mobilisation (barrages, boulis, puits et rservoirs divers) ;
Les ouvrages de transport, de rgulation et de protection (canaux, conduites, seuils, rpartiteurs, bassin de dissipation, dversoirs de scurit) ;
Les ouvrages de franchissement des cours deaux et thalweg (radiers, dalots, siphons, ponts) ;
Les principaux ouvrages cits ci-dessous sont traits dans les chapitres qui suivent.
6
II. OUVRAGES DE MOBILISATION DES EAUX
DE SURFACE
Objectifs spcifiques lis au chapitre Connaissance des ouvrages
Description et dimensionnement et des ouvrages
Activits dapprentissage lies au chapitre
Lecture du cours, traitement des exercices dapplication ou TD
Introduction
Les ouvrages de mobilisation des ressources en eau sont des ouvrages destins recueillir
leau pour la satisfaction de besoins divers. Ils sont nombreux et les principaux rencontrs en quipement rural sont abords dans le prsent cours. Il sagit notamment des petits barrages, des boulis et de rservoirs divers.
Les paramtres hydrologiques suivants sont utiliss pour le dimensionnement des ouvrages :
Pour les barrages : les apports pour dterminer le volume du rservoir crer et le dbit de la crue de projet (dcennale ou centennale) pour dimensionner lvacuateur de crues ;
Pour les boulis, les apports pour dterminer le volume ;
Pour les bches et rservoirs, les hauteurs de pluies pour dterminer le volume.
II.1. PETITS BARRAGES EN TERRE
II.1.1. Gnralits
Dfinition
Le barrage est un ouvrage artificiel ou naturel construit travers le lit dun cours deau, retenant ou pouvant retenir de leau ; il peut aussi servir faire une drivation du cours deau. Le barrage barre sur toute sa largeur une section de la valle et qui cre ainsi une dpression
artificielle tanche leau.
Effets des barrages
o Stocker une part importante des apports deau ; o Relever le plan deau amont.
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Cas particuliers de barrages :
Le barrage peut tre souterrain : ouvrage souterrain construit en vue de retenir leau dune nappe souterraine. Exemple : barrage de Nar au Burkina.
Barrage de striles : barrage construit avec les striles miniers (rsidus de terres des mines) en
vue de stocker les rsidus (liquides ou solides, souvent dangereux) de ces mines.
Exigences des barrages
Le barrage rpond deux exigences principales :
ltanchit : empcher le passage de leau ;
la stabilit : rsister la pousse de leau. En plus il doit pouvoir laisser passer les crues sans dommages (disposer dun systme dvacuation des crues)
Principaux lments du barrage :
- une digue ou barrage principal ;
- un vacuateur de crues ;
- un ou des ouvrages de prise ;
- un ouvrage de vidange.
Principaux usages des eaux mobilises par les barrages :
Agriculture irrigue
Production dnergie
Alimentation en eau potable et industrielle
Abreuvage des animaux
Production halieutique
Navigation
Protection contre les crues
Activits rcratives
Lagunage
Soutien dtiage
Protection contre les remontes deau sale
Figure 2.1 Coupe transversale dun barrage en terre
digue
E
Talus
aval Foss de
drainage
drain
Talus
amont
crte
Protection
du talus
revanche
Ecran dtanchit
Protection talus aval Niveau plus hautes
eaux
Niveau deau normal
8
II.1.2. Critres de choix du type de barrage
Forme de la valle
Risque sismique Economie Scurit
Gologie et gotechnique
Matriaux de construction Type de barrage
Crues matriser
Conditions climatiques
Environnement
Les petits barrages sont utiliss gnralement pour les usages suivants :
agriculture irrigue ;
alimentation domestique ;
abreuvage du btail;
production halieutique (pche et/ou pisciculture) ;
cultures de dcrues ou par inondations.
Le chapitre sur les barrages porte sur les petits barrages en terre.
II.1.3 Types de barrages en terre
Barrage homogne
Il est constitu dun massif de terre compacte homogne impermable muni dun dispositif de drains et de protection mcanique amont
Condition principale: disposer sur place et en quantit suffisante permettant dobtenir aprs compactage, les conditions dtanchit et de stabilit suffisantes.
1 2 3
1 : protection 2 : corps de digue 3 : drain et tapis
Figure 2.2 Barrage homogne
2
9
Barrages noyau
Il est constitu dun massif zones dont chacune est constitue dun matriau diffrent Ltanchit est assure par un noyau tanche en matriau argileux au centre ou l amont du barrage
Le noyau est maintenu en place (paul) par une ou plusieurs zones en matriaux grossiers
relativement permables qui assureront la stabilit.
Entre les zones il est ncessaire dinterposer des couches filtrantes de transition en cas de discontinuit de granulomtrie des matriaux.
1 2 3 4 5 4 3 2
6
Zone impermable
1 : protection 2 : corps de digue 3 : transition 4 : filtre drain
5 : noyau 6 : tapis drainant
Figure 2.3 Barrage noyau
Barrages masque amont
Cest un barrage homogne avec un masque amont qui est une paroi tanche plaque sur le talus amont du barrage tel que le bton bitumineux, gotextile
RN
Figure 2.4 Barrage masque amont
Corps de digue Masque amont
parafouille
Zone impermable
10
II.1.4. Dtermination du volume de la retenue
a) Choix du site
Le meilleur emplacement est un endroit o la valle se rtrcit. En amont du rtrcissement, la
valle doit tre plus vase et de faible pente pour permettre demmagasiner le plus grand volume. La digue est la plus petite et donc la moins couteuse.
Figure 2.5 Zone favorable limplantation dun barrage
b) Evaluation des besoins en eau en zone
Pour dimensionner la capacit du barrage, il faut valuer les besoins en eaux satisfaire.
Lestimation des principaux besoins donne les chiffres suivants ( titre indicatif source annexe N 3):
- besoins domestiques : alimentation en eau des populations Centres ruraux : 30 150 l/ personne /jour
- besoins du btail : Bovins : 30 l/tte/jour
Petits ruminants : 20 l/tte/jour
Chevaux : 25 l/tte/jour
Porcs : 15 l/tte/jour
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- besoins agricoles : besoin en eau des plantes par saison Riz : 15 000 20 000 m
3/ha
Marachage : 5 000 7 000 m3/ha
Crale : 7 000 10 000 m3/ha
c) Evaluation des apports
Le volume deau coul dans le cours deau dpend de plusieurs facteurs :
le bassin versant : sa surface, sa forme, la vgtation, le type de sol ;
la pluviomtrie : quantit annuelle, frquence, intensit et dure des pluies ;
Le volume deau coul peut tre estim par les mesures du dbit ou par lutilisation de plusieurs autres mthodes hydrologiques.
d) Capacit de la retenue
La capacit de la retenue est dtermine partir des courbes de niveau qui sont traces partir
des relevs topographiques de la retenue.
Une mthode simple
1
V = ------------- x H x S Formule de Gresillon
2.67
avec
V = volume en m3
H = hauteur deau au-dessus du dversoir en m
S = surface de la retenue ( la hauteur H) en m2
Figure 2.6 Vue dune retenue
H
Surface de la
retenue
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Pour dterminer la hauteur du barrage il faut tenir compte des pertes qui se produisent pendant
le remplissage et pendant lutilisation. Ces pertes sont dues :
lvaporation la surface du plan deau : elle peut atteindre 2 2.5 m dans les zones arides ;
linfiltration travers la fondation du barrage : elle peut tre importante dans les sols permables ;
linfiltration travers la digue, le long des bajoyers et des ouvrages enterrs : elle peut tre nglige si le barrage est bien construit ;
lenvasement de la retenue par les sdiments apports par les eaux: il peut tre important et rapide si le bassin versant est soumis une rosion importante.
Figure 2.7 Pertes dune retenue
Le volume de la retenue sera gal la somme des besoins en eau et des pertes. Le volume de
la retenue doit tre gal ou infrieur au volume des apports sinon la retenue ne se remplirait
pas.
Le niveau minimum dexploitation est le niveau en dessous duquel les prlvements deau ne sont plus possibles (charge deau faible ou volume insuffisant ; il se situe au-dessus du niveau correspondant aux dpts de sdiments.
La hauteur du barrage peut tre dtermine par la mthode graphique ci-dessous :
apports
vaporation
infiltration dpts
infiltration
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Figure 2.8 : Dtermination de la hauteur du barrage partir de la courbe hauteur volume
Principales tapes de la mthode graphique :
i) Volume mort
Le volume mort est estim en m3. Quelques valeurs indicatives :
Erosion Apports en sdiments en m3/km
2/an
Faible 250 500
Moyenne 500 1000
Forte 1000 - 2000
Tableau 1 : Valeurs indicatives dapports en sdiments
A partir de la superficie du bassin versant et de la dure de vie de louvrage, le volume mort peut tre estim.
Le volume mort est port sur labscisse au point (a). (a1) est la projection du volume mort sur la courbe.
ii) Besoins en eau
Le volume des besoins en m3 est report horizontalement partir de (a1) et lon obtient (b) ; la
verticale dresse partir de (b) coupe la courbe en (b1).
iii) Evaporation
Lvaporation estime en m est reporte verticalement partir de (b1) jusqu (c). De (c) lhorizontale rejoint la courbe en (c1).
Hauteur (m)
Volume total Volume m3
Hauteur du barrage
Volume mort
Besoins en eau
vaporation
a
a1
b
b1
c1
c
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Labscisse de (c1) est le volume normal ou volume de la retenue recherch et son ordonne est la hauteur normale du barrage. La hauteur normale du barrage correspond au niveau de
retenue normale (niveau RN ou encore plan deau normal PEN).
iv) Revanche + suremplissage de crues
A la hauteur obtenue en iii) on ajoute la hauteur de suremplissage due aux crues et la
revanche pour obtenir la hauteur totale du barrage. La cote de retenue normale augmente
de la hauteur de suremplissage due aux crues donne le niveau des plus hautes eaux (niveau
PHE).
Le schma en annexe 1 prsence une coupe type de barrage en terre et la terminologie
usuelle.
II.1.5. Etude de la digue
a) Recherche et identification des matriaux
Lors du choix du site, il est ncessaire de rechercher les matriaux ncessaires la
construction de la digue. On recherche aussi les matriaux requis pour la construction des
autres ouvrages : granulats (sable et gravier) pour la confection des btons et enrochement
pour la protection des talus.
Les matriaux de la digue sont rechercher proximit du site du barrage (environ 500 m de
rayon pour les petits barrages)
Les terres qui conviennent sont :
Pour les barrages homognes :
Mlange dargile et de limon ;
Terre graveleuse ou sablonneuse avec au moins 20% dargile et de limons
Pour les barrages htrognes
Argiles pour le noyau
Sables, graviers limons et enrochement pour les autres zones
Les terres qui ne sont pas acceptables sont les terres tourbeuses qui contiennent plus de 5% de
matires organiques.
Le volume du barrage est la quantit de terre utilise pour la construction du barrage.
b) Etude des fondations du barrage
Les fondations du barrage sont les terrains situs sous la digue, le lit du cours deau ou les berges.
Les fondations doivent fournir un support stable au remblai et empcher des infiltrations
excessives sous la digue.
De mauvaises fondations peuvent entrainer des risques pour le barrage :
Tassements ;
Glissements ;
Infiltrations.
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c) Profil du barrage
Pente des talus
Les pentes des talus des petits barrages sont donnes dans le tableau ci-dessous :
Hauteur du barrage
(m)
Type de barrage Pentes des talus
amont aval
Infrieure 5 m Homogne
zones
1/2,5
1/2
1/2
1/2
5 10 m Homogne
zones
1/2
1/2,5
1/2
1/2,5
Tableau 2 : Valeurs indicatives des pentes des talus confirmer par un calcul de
stabilit (Sources : Techniques des barrages en amnagement rural)
Largeur de la crte
La largeur en crte de la digue doit tre de 3 m au minimum pour faciliter la circulation des
engins de terrassement avec une lgre pente de 1 2% pour lvacuation des eaux de pluie vers lamont. Si une route passe sur le barrage, la largeur en crte doit tre augmente selon le type
dautomobiles.
Revanche minimum
La revanche minimum est la distance minimale entre le niveau des plus hautes eaux et le la
crte de la digue. La hauteur de revanche minimale est de 1 m.
La revanche sert viter que les eaux ne dbordent pas sur la crte du barrage sous leffet des vagues.
Figure 2.9 Hauteur de surremplissage et revanche
Prvention des infiltrations
Quelle que soit la nature des couches de fondations ou des remblais, il y a toujours des
infiltrations sous la digue et dans les remblais.
On peut contrler les infiltrations par les mthodes ci-dessous :
Revanche
Niveau des plus hautes eaux
Niveau retenue normale
Hauteur de surremplissage due
aux crues
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Mise en place dun drain vertical ou la base du talus aval
Cas dun drain la base il est constitu par : o Une couche de sable en contact avec la digue et ou le terrain naturel o Une couche de sable grossier o Une couche de gravier au centre du filtre.
Le drain horizontal a une paisseur minimale de 1 m.
Construction dun cran dtanchit ou parafouille
Il est constitu dune tranche creuse sous la digue et remplie de matriaux impermables ; la tranche est assez profonde pour atteindre la roche ou la couche impermable. Sa largeur
minimale est de 3m avec des pentes de 1/1.
Figure 2.10 Ecran dtanchit dun barrage
Construction dun tapis tanche
Le tapis est un prolongement, en matriau impermable, des digues homognes ou du noyau
des digues htrognes. Le tapis rallonge le chemin dinfiltration et diminue les pertes deau. Lpaisseur minimale est de 0,5 m.
Figure 2.11 Tapis tanche
d) Protection des talus
Barrage homogne Tapis dargile
Ecran tanche Zone permable
Zone impermable
Barrage
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Les talus des barrages sont soumis 3 types drosions dues :
au ruissellement des eaux de pluies ;
laction des vagues ;
laction destructrice des animaux ;
Protection du talus amont
Selon la disponibilit des matriaux, on pourra protger le talus amont du barrage avec :
o Des enrochements en vrac Les enrochements ont une dimension de 20 30 cm et tre poss en double couche sur
une couche de transition (ou couche de pose) en sable et gravier.
o Un perr Des pierres sches de 30 40 cm places et ranges sur une couche de transition (ou
couche de pose) en sable et gravier.
Protection du talus aval
o Engazonnement du talus Les graines sont semes sur une couche de terre vgtale est tale sur le talus. Cette
mthode convient dans les zones sans saison sche prolonge.
o Couche de pierres ou de graviers Une couche de transition est pose sur le talus avant la pose de la couche de gravier de 30
40 cm.
II.1.6. Etude de lvacuateur de crues
Considrations gnrales
Lvacuateur de crues est un ouvrage essentiel au barrage. Il a pour rle dviter la submersion de la digue en vacuant les plus fortes crues.
Pour les petits barrages, cest le dbit de la crue dcennale qui est utilis pour le dimensionnement de lvacuateur. Lvacuateur peut tre plac au centre de la digue ou sur lune des rives.
Evacuateur central
Il est fait en bton, en maonnerie ou en gabions et est encadr par des bajoyers (murs
latraux qui protgent la digue).
A laval du barrage, un bassin de dissipation permet de rduire lnergie de leau aprs la chute.
La longueur du bassin est gale au moins 1.5 fois la hauteur de chute. Sa profondeur est de
30 40 cm.
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Figure 2.12 Evacuateur de crues central
Evacuateur latral
Lvacuateur de crues latral est un chenal ouvert creus dans les berges du cours deau et situ ct dune extrmit de la digue. Son implantation dpend des conditions topographiques et gologiques du site. En gnral, il est compos de :
o un chenal damene qui dirige le courant vers le passage ; o un seuil qui dtermine le dbit dcoulement ; o un chenal dvacuation qui raccorde louvrage au lit principal du cours deau. Ce
chenal contient des seuils destins rduire lnergie de leau.
Le chenal peut tre revtu ou non en fonction de la nature des sols de fondation ; les seuils
sont en bton ou en gabions.
1.5H
H
30 40 cm
amont aval
Seuil Bassin de dissipation
19
Figure 2.13 Evacuateur de crues latral
II.1.7 Autres ouvrages annexes
a) vidange de fond ou ouvrage de vidange
Cest un ouvrage destin principalement vider le barrage. Il se compose de : un orifice muni dune vanne et une conduite dvacuation.
Il peut assurer les fonctions suivantes:
- vidanger compltement de la retenue (purge et entretien) ; - servir ventuellement dvacuateur auxiliaire ; - abaisser le niveau deau pour ou en cas de danger pour le barrage (naturels ou conflits
arms);
- contrler de la monte du plan deau lors du premier remplissage ;
b) Prise deau
Cest un ouvrage destin prlever leau de la retenue pour les divers usages. Elle se compose gnralement de :
un orifice pouvant tre dans une tour ;
une conduite enterre dans le corps du barrage ;
une vanne pour le rglage du dbit.
barrage
Cours deau
seuils
Seuil principal
Chenal dentre
Retenue
20
II.1.8. Construction du barrage
a) Implantation
Le site tant choisi, on repre laxe avec des bornes en bton installes chaque extrmit. Ces bornes serviront de repres pendant les travaux et ne doivent pas tre dplacs. Dans
lalignement des repres, on plante des piquets intervalles rguliers. Sur la base de ce relev, on peut dterminer :
la hauteur des remblais en chaque point ;
la largeur de la digue la base ;
le volume des remblais.
b) Mise en place dun batardeau
Le batardeau est barrage provisoire construit lamont du site pour protger la zone des travaux contre les inondations.
Si les travaux se ralisent entirement pendant une saison sche, le batardeau nest pas ncessaire.
Leau stocke par le batardeau peut tre utilise pour les travaux (compactage) et ventuellement gchage des btons.
c) Prparation des fondations
Pour les fondations rocheuses, la surface de contact entre la roche et le remblai doit tre aussi
impermable que le reste des remblais.
Il faut viter les surfaces lisses et les fissures non colmates.
La terre vgtale et le rocher altr sont enlever la pelle, la pioche ou la barre mine et
vacus hors du chantier.
Pour les fondations meubles, laxe de la digue est dcap jusqu lobtention dune surface propre dpourvue de matires vgtales. Si les fondations sont permables, un cran
dtanchit est ralis jusquau rocher (ou jusquau sol impermable).
d) Construction des ouvrages
Les matriaux sont transports, dposs et rpandus pour atteindre lpaisseur requise. Si le matriau naturel na pas la teneur en eau requise pour un bon compactage, on procde son humidification soit au banc demprunt soit aprs pandage laide dune citerne munie dune rampe distributrice. Le compactage se fait laide dengins de compactage.
Lpaisseur des couches et le nombre de passes de lengin sont dtermins par une planche dessais ralise sur le chantier.
La digue est construite avec une surlargeur de 20 40 cm qui permet un bon compactage des
talus qui sont ensuite dcoups la pente requise.
e) Autres travaux
Tolrance de tassement : quand le remblai de la digue est termin, on lui ajoute une hauteur
de remblai, denviron 5% de la hauteur du barrage, pour couvrir les tassements futurs.
21
Drain : Le drain vertical ou le drain de pied est ralis en mme temps que la digue.
Foss de pied : Un foss est ralis lextrmit du drain qui sert vacuer les eaux infiltres et les eaux de ruissellement sur le talus aval
II.1.9. Surveillance et entretien du barrage
a) Contrle du tassement
Les tassements proviennent des rarrangements des grains de matriaux des fondations ou
des remblais; ils se soldent par un affaissement des remblais visible en surface. La cote de la
crte doit tre contrle chaque anne laide dun niveau et partir des repres poss lors de la construction.
Les tassements excessifs peuvent avoir pour effet le dversement par-dessus la digue, ce qui
va endommager celui-ci.
Si le tassement est trop important, il est ncessaire de surlever la digue pour retrouver sa cote
en crte initiale.
Les tassements peuvent se produire de faon ingale (tassement diffrentiel). Ceci est trs
dangereux car des fissures peuvent apparatre et constituer des voies propices pour les fuites.
b) Contrle des infiltrations
Les infiltrations travers et sous la digue peuvent provoquer le phnomne de renard
hydraulique et entrainer la destruction du barrage.
Une surveillance attentive des suintements la base du talus aval permettra de vrifier quil ny a pas daugmentation de dbit ou de transport de matriaux. On peut rduire les infiltrations en mettant en place un tapis tanche lamont. On peut aussi raliser une tranche drainage la base de la digue laval afin dassurer le bon drainage et viter le transport de matriaux.
c) Entretien des talus
Il dpend du revtement de protection mis en place.
o sur les talus enherbs, lherbe doit tre coupe chaque anne aprs quelle a produit des graines ;
o sur les talus revtus de pierre ou de moellons, vrifier que les moellons sont bien en place et faire les corrections ncessaires.
o les arbustes et les arbres doivent tre dracins sur les talus amont et aval.
d) Entretien des structures annexes
o Prise deau Il faut rgulirement nettoyer lentre de la prise deau pour viter quelle soit obstrue par des branches, des objets flottants ou des sdiments.
o Evacuateur de crues Il faut rgulirement nettoyer lentre de lvacuateur pour viter quelle soit obstrue par des branches ou des objets flottants.
Il faut aussi vrifier et rparer les ventuels affouillements laval du dversoir et des seuils.
22
o Comblement de la retenue par des sdiments Sous leffet de lrosion du bassin, la retenue peut se combler de sdiments et perdre sa capacit de stockage.
Il existe plusieurs mthodes pour faire face ce problme :
o le dragage de la retenue cest--dire lenlvement des sdiments ; cette mthode qui implique lutilisation dengins de terrassements est trs onreuse ;
o le rehaussement de la digue qui est la mthode la plus conomique.
Figure 2.14 Rehaussement de la digue
Sdiments
Ancienne PHE
Nouvelle PHE
Nouveau remblai digue
Gain de volume
Ancienne digue
23
II.2. BOULIS
II.2.1.Gnralits
Un bouli est un rservoir (mare artificielle) creus dans le sol, de formes et de dimensions
variables, destin recueillir les eaux de ruissellement en saison de pluies.
Les principaux lments du bouli sont :
- le chenal dalimentation ; - le bassin de sdimentation ; - le seuil ; - le rservoir (bassin) ; - la digue de protection
Il est utilis pour la satisfaction des besoins domestiques :
- cultures vivrires et fourrage ; - ppinires et reboisement - abreuvage des animaux (abreuvoirs hors zone grillage) ; - autres usages domestiques.
II.2.2. Etudes et ralisation
Les tudes prliminaires la ralisation dun bouli sont :
lev topographique de la zone dimplantation y compris la liaison avec le marigot ou le bas-fond ;
reconnaissance hydrologique afin didentifier le marigot qui alimentera le bouli et dvaluer les apports en saison de pluies ;
reconnaissance gologique pour identifier la nature des sols et des sous-sols (permabilit, facilit dblayer) ;
Enqute socio-conomiques au niveau des bnficiaires afin dvaluer leur intrt pour ce type de ralisation ;
Le bouli est implant en dehors mais proximit du marigot ou du bas-fond ;
Le marigot est coup laval de la prise deau par un seuil qui permet de driver lcoulement vers le bouli.
Un bassin de sdimentation est construit lentre du chenal dalimentation avec, environ, la largeur au plafond de 3m, la profondeur de 1.5m et la pente de 2/1; le chenal et le bassin de
sdimentation sont renforcs par des blocs en enrochement ;
Le bassin du bouli est en forme dun tronc de cne cylindrique de dimensions variables. Le bassin est aliment par un canal fond plat de longueur variable et gnralement
infrieure 200m ;
Une digue localise entre la zone de marachage et la zone de boisement sert protger le
bouli contre les eaux sauvages (non dcantes qui peuvent facilement le combler de
sdiments). Ce sont les dblais du bassin et du chenal dalimentation qui sont utiliss pour raliser cette digue;
Des escaliers permettent daccder leau sans dgrader les talus ;
24
II.2.3. Fonctionnement
a) Exploitation
Les dimensions des boulis (diamtres du plafond et en gueule) sont variables en fonction des
besoins, de la ressource disponible et de la nature des sols :
o cote du fond est -4 m environ par rapport au terrain naturel ; o pentes des berges sont de 2/1 3/1 ;
Le bassin de sdimentation est de forme circulaire avec les dimensions qui peuvent tre les
suivantes :
o diamtre du plafond : 20 m ; o diamtre en gueule : 30 m ; o cote du fond est -2.5m par rapport au terrain naturel ; o pentes des berges sont de 2/1.
La digue concentrique a les dimensions suivantes :
o largeur la base : 18 m ; o pentes des talus : 1V/3H.
Une couronne autour du bassin est destine aux cultures marachres et au fourrage ;
Une deuxime couronne situe au-del de la digue est destine au reboisement ;
Des escaliers permettent daccder leau sans dgrader les talus ; Le bouli est entour dune clture pour empcher laccs des animaux. Les abreuvoirs sont raliss en dehors de la zone grillage et sont aliments manuellement.
Des ouvertures sont faites dans le remblai pour permettre laccs la zone de reboisement.
b) Fonctionnement et entretien
Le bouli ncessite en dbut de saison la construction du seuil ou dune diguette en matriau fusible en matriaux traditionnels sur le marigot en aval de la drivation pour le remplissage.
Le bouli se vide en saison sche du fait de lutilisation de leau et de lvaporation.
Les principaux travaux dentretien du bouli sont : o le nettoyage du bassin principal et du bassin de sdimentation ; o la rparation des dgts dus lrosion dans le chenal.
Ces travaux sont excuter par les exploitants.
25
Figure 2.15 schma type de la vue dun bouli
Zone marachage et
fourrage
digue
Zone de
boisement
clture
escaliers
Bassin de stockage chenal
seuil
Bassin de
sdimentation
rivire
26
II.3. Bches
III.3.1. Gnralits
Les rservoirs qui sont prsents ci-dessous sont des ouvrages enterrs ou hors sol de
mobilisation de leau en faible quantit, notamment les eaux de pluies.
Ces ouvrages peuvent jouer les rles suivants :
- rduire les variations de la disponibilit de leau ; - stocker leau prs des utilisateurs ; - fournir une eau de bonne qualit.
Ils se composent gnralement de :
une aire de captage : toiture, drains dans un rocher ;
un systme de transport : conduites entre le lieu de captage et le lieu de stockage ;
un ouvrage de stockage : bche, citerne, cuve.
Leau mobilise par bches est destine la consommation humaine et accessoirement aux autres usages domestiques.
II.3.2. Etudes et ralisation
Lvaluation dun site pour la ralisation dun rservoir de captage porte sur les lments suivants :
- lexistence dune bonne aire de captage (toiture en tle de prfrence) ; - les caractristiques du sol pour la ralisation du rservoir ; - la disponibilit des matriaux de construction.
La taille du rservoir dpend deS :
- quantits deau collecter ; - attentes et besoins ; - cots des ouvrages.
Le systme de collecte comprend :
o la toiture : en tle surface fonction des besoins o les gouttires : pente dau moins 0,5 % et assez large o les citernes ou rservoirs : en PVC pour les citernes de faible capacit ou en bton
En raison de leur destination (retenir de leau), les rservoirs doivent tre tanches : cette qualit est obtenue pour les rservoirs en bton par :
- un dosage lev du bton (350 400 kg/m3) - la ralisation dun enduit.
Le rservoir est muni dun couvercle pour viter les contaminations et dun regard.
27
Figure 2.16 coupe dun rservoir hors sol
Figure 2.17 rservoir vue de dessus
rservoir
Regard de
puisage
regard
robinet
Regard de
puisage
Paroi
jauge
Bton de propret
couvercle
28
II.3.3. Fonctionnement
Pour les rservoirs hors sol, leau est prleve par un robinet (cadenass si ncessaire) plac dans un regard ; Ils peuvent tre munis dun regard de puisage et dun tuyau transparent servant de jauge de niveau.
Pour les rservoirs enterrs, leau est prleve laide dune puisette ;
Le systme de captage des eaux de pluies ncessite des activits dentretien et de protection : - en dbut de saison des pluies, lensemble du systme doit tre nettoy et dbarrass de
tous sdiments et dbris ; on procdera au lavage du rservoir ; de mme on procdera
au nettoyage des gouttires et tuyaux pour toute priode sche de plus dun mois ; - les eaux des premires pluies sont drives et ne pntrent pas dans le rservoir car
elles peuvent contenir des salets ;
Un responsable de la gestion du systme est dsign : il veille la bonne utilisation de leau (usage conomique), au contrle de ltat des diffrents ouvrages et entreprend les activits dentretien ou de rparation ncessaires.
Exemple dutilisation : rservoirs hors sol ou impluviums dans la province du Yatenga (Nord Burkina)
Suite la pollution des eaux souterraines par larsenic, rendant celles-ci impropres la consommation humaine, les impluviums ont t choisis comme une des solutions pour
lalimentation des populations en eau potable. Plusieurs de ces ouvrages ont t construits et sont encore en service.
Conclusion
Les ouvrages de mobilisation des eaux de surface prsents dans ce chapitre sont courants en
zones rurales, surtout celles arides et sont trs demandes les populations. Ils sont souvent
relativement simples mais ncessitent le plus grand srieux aussi bien ltude qu la ralisation compte tenu de leur cot et des importants besoins satisfaire. Les ouvrages
hydrauliques ont besoin dtre entretenu et cette activit doit tre mene rgulirement.
29
Activits dapprentissage chapitre 2
EXERCICE 2.1
La retenue dun barrage en terre homogne a les caractristiques suivantes : a) tableau hauteur/volume
Hauteur (m) Volume (m3) Hauteur (m) Volume (m
3)
1 100 000 6 2 500 000
2 250 000 7 3 650 000
3 500 000 8 5 150 000
4 950 000 9 6 7500 00
5 1 150 000 10 8 450 000
b) Le volume des besoins en eau agricoles est de : 4 000 000 m3
c) le volume mort est estim 1000 000 m3
d) Lvaporation annuelle est estime 1,5 m
Questions
1) Tracez la courbe hauteur volume de la retenue sur papier millimtr : les volumes en abscisse avec 2 cm pour 1 000 000 m3 ; les hauteurs en ordonnes avec 1 cm pour 1m.
2) Dterminez la hauteur normale du barrage ; 3) Calculez la hauteur totale en considrant une hauteur de laminage surremplissage de
0,5 m et de la revanche de 1 m ;
4) Proposez la largeur en crte du barrage et les pentes des talus en justifiant vos choix.
Exercice 2.2
Soit un bouli avec un bassin de forme circulaire et de dimensions suivantes :
o Diamtre du plafond : 48 m o Diamtre en gueule : 64 m o Cote du fond est -4 m par rapport au terrain naturel
1) Quel est le volume du bassin ?
2) Quels sont les pentes des berges ? 3) Quels avantages et inconvnients creuser un bassin plus profond pour le mme volume ?
Exercice 2.3
On veut construire un barrage dans une valle dont le profil est donn par le tableau ci-aprs : Numros des
profils
Cotes du
terrain naturel
( m)
Distances
partielles (m)
Numros des
profils
Cotes du
terrain naturel
en m
Distances
partielles (m)
A 5 0 F 1 45
B 4 90 G 3 45
C 3,5 60 H 4 60
D 3 60 I 4,5 60
E 2 60 J 5 60
1) Sur du papier millimtr, reprsentez le profil de la valle ; (Echelle verticale : 1cm =1m ; chelle horizontale : 1cm = 60 m) ;
2) La hauteur du barrage tant de 4 m au-dessus du terrain naturel au point F, sur le graphique prcdent, tracez la ligne reprsentant la crte et dterminez la hauteur du
barrage aux points D, E, G, I ;
3) La distance AJ reprsente t - elle la longueur en crte du barrage ? pourquoi ?
30
III. OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT
Objectifs spcifiques lis au chapitre - Connatre les ouvrages ; - Dimensionner les ouvrages, notamment les dalots et radiers ; - Exploiter et entretenir les ouvrages.
Activits dapprentissages lis au chapitre
Lecture du cours, traitement des exercices dapplication
Introduction
Les routes jouent un rle important dans le transport de personnes et de marchandises. Elles
sont amenes traverser les voies deau diverses (fleuves, canaux, thalwegs et dpressions) qui constituent des obstacles franchir. Toute submersion dune route peut avoir des consquences ngatives suivantes:
la gne ou mme la suspension de la circulation ;
la dgradation de la route elle-mme (diminution de la portance); Les ouvrages de franchissement sont des ouvrages qui permettent de traverser un cours deau, un thalweg, un canal ou une dpression. Le dimensionnement hydraulique des principaux
dentre eux est prsent dans les paragraphes qui suivent.
III.1. Radiers routiers
III.1.1 Gnralits
Un radier est un ouvrage qui permet de franchir les rivires en basses eaux et qui est submerg
en cas de crues. Le radier est tabli sur le fond de la rivire et leau passe exclusivement par-dessus. Il est donc construit sur cours deau qui reste sec une bonne partie de lanne et ayant de faible pente des berges. Ce type douvrage convient surtout en zone sahlienne ou dsertique.
Le radier se compose de des lments principaux suivants:
- un radier en bton ou bton arm ; - les remblais de raccordement avec la piste ; - la protection amont ; - la protection aval ; - les balises de signalisation.
31
Figure 3.1 vue de dessus dun radier
III.1.2 Etude ralisation - fonctionnement
a) Typologie
Le franchissement dune rivire par un radier est moins couteux que le dalot ou le pont mais il prsente un inconvnient majeur : le trafic est interrompu lors des crues.
Dans le choix dun radier on examinera les consquences de linterruption du trafic routier et on sintressera particulirement au cas des camions qui peuvent transporter des denres prissables.
Linterruption est due souvent la hauteur deau qui peut correspondre aussi des vitesses excessives. On admet gnralement une hauteur deau de 0,40 m pour les voitures et 0,60 m pour les camions ; pour ces niveaux, la vitesse ne doit pas dpasser 1,5 m/s.
Les radiers sur les axes importants sont prvus en bton arm. Le radier lui-mme est encr
dans le sol et est protg lamont et surtout laval contre lrosion rgressive par un tapis de gabions semelle ou un enrochement.
En fonction du profil du cours deau traverser, on rencontre gnralement trois types de radiers :
Radier horizontal (figure 3.2)
Il est ralis pour le franchissement des cours deau de grandes largeurs avec des lames deau faibles.
radier
route
Protection aval balise
circulation
Protection amont
32
Lcoulement sur le radier est semblable un coulement sur un dversoir seuil pais et le dbit est dtermin par la formule suivante (formule de Bazin) :
Q = 1,9 . (0,70 + 0,185. Ham/B) . L . Ham3/2
o
Q = dbit de pointe de la crue en m3/s;
Ham = hauteur deau sur le seuil en m; B = largeur du radier (distance dans le sens de lcoulement) en m ; L = longueur du radier en m.
Figure 3.2 Radier horizontal
Radier parties courbes
La morphologie du site (peu large et profond) peut imposer la ralisation dun radier avec des parties courbes comme lindique la figure ci-dessous.
Figure 3.3 Radier parties courbes
radier Protection aval
Protection amont
Sens de lcoulement
Ham
radier
R2 R1
Ham
1 2
33
Le dbit de lcoulement sur le radier est donn par la formule suivante :
Q = 1,136 . (R1+R2) .(0,70 +0,185. Ham/B ) . Ham2 o
Q = dbit de pointe de la crue en m3/s;
R1 et R2 = rayons de courbure en m ;
Ham = hauteur deau amont en m; B = largeur du radier (distance dans le sens de lcoulement) en m ;
Radier palier horizontal avec parties courbes
Il existe une troisime type de radier qui est une combinaison des deux prcdentes reprsent
par la figure 3.4
Dans ce cas, le dbit est la somme des dbits :
o sur le radier horizontal de longueur L ; o dans les deux parties courbes.
Figure 3.4 Radier palier horizontal avec parties courbes
b) Protection aval des radier contre laffouillement
Les risques daffouillement laval dun radier sont levs et pour assurer la prennit de louvrage il est ncessaire de raliser une protection adquate. Comme lindique la figure 3.5, pour un radier surlev, les affouillements se produisent thoriquement sur une longueur
maximale, laval du radier de :
Xmax = H+p avec :
X = la longueur de la zone daffouillement ; p = paisseur de radier ou hauteur du seuil ;
H = hauteur deau lamont du seuil.
L
Ham R2 R1
1
2
34
Figure 3.5 Dtermination de la zone daffouillement
Pour protger efficacement louvrage, on ralise la protection sur une longueur de X = 2 X (H+p). La protection aval est gnralement faite en gabions semelle de 2m X 1m X 0,5m. Dans le cas
dun radier surlev, on amnage les gabions en escalier afin datteindre le fond de la rivire lextrmit de la protection (voir figure 3.6). La protection peut se terminer par un gabion cage 2m X 1m X 1m servant de dissipateur dnergie.
Dans le cas dun radier avec des parties courbes, la charge et la hauteur dversante diminuent de laxe de la rivire vers les rives. Dans la dtermination de la longueur de la zone daffouillement, on tiendra compte de la variation de p et H.
Figure 3.6 Coupe dun radier avec protection aval en escalier
Si les risques daffouillements sont faibles, la protection aval peut tre allge comme lindique le schma ci-dessous :
radier Protection aval
Protection amont
Sens de lcoulement Gabion semelle 2.1.0,5 Gabion cage 2.1.1
l = 2(H+p)
H h
P
X
35
Figure 3.7 Coupe dun radier en zone de faible affouillement
c) Signalisation
Des balises de signalisation sont places lentre et la sortie du radier ainsi que sur les cts. Elles permettent de signaler la prsence de louvrage et de dlimiter pour les usagers. Il sagit gnralement de piliers en bton arms peints en rouge et blanc denviron 1,50 m de hauteur.
d) Entretien du radier
Le contrle de louvrage est organis aprs chaque saison pluvieuse et aprs chaque crue importante afin de dtecter les anomalies ou dgradations ventuelles. Lentretien consiste en la rparation des dgradations diverses qui peuvent se produire sur le radier, ses protections
(amont ou aval) et les remblais daccs.
III.2. Dalots
III.2.1 Gnralits
Le dalot est un ouvrage de franchissement plac sous la chausse. Il est gnralement en
bton arm et prsente une section rectangulaire ou carre.
Le dalot est constitu par les lments principaux suivants (voir figure 3.8 ci-dessous):
un radier ou une semelle en bton arm ;
des pidroits ;
une dalle ou des dallettes sont en bton;
deux murs de tte ;
quatre murs en aile en amont et en aval ;
lenrochement de protection amont et aval ;
les remblais daccs ;
enrochement radier
gabions enrochement
36
Figure 3.8 vue de dessus dun dalot
Trois types de dalots sont utiliss :
les dalots ordinaires constitus de pidroits verticaux, fonds sur une semelle ou un radier gnral, sur lesquels repose une dalle ou les dallettes en bton arm ;
les dalots cadres dans lesquels la dalle, les pidroits et le radier constituent une structure rigide en bton arm ;
les dalots portiques semblables aux dalots cadres mais sans radier (les pidroits sont fonds sur des semelles.
On adopte les dalots pour des dbits levs, suprieurs 10 m3/s.
III.2.2 Etude ralisation-fonctionnement
Le dbit de la crue de projet est dtermin par ltude hydrologique.
Conditions de fonctionnement
On distingue deux types de fonctionnement :
la sortie noye : le niveau de leau lexutoire dpasse le bord suprieur de du dalot ; lcoulement est en charge.
la sortie libre : le niveau de leau lexutoire est en dessous du bord suprieur de du dalot ;
a) Sortie du dalot : cas de la sortie noye - calcul de la surlvation
Mur de tte
route
Mur en aile Protection aval
balise
Sens de lcoulement
37
Figure 3.9 dalot avec sortie noye
La formule gnrale applicable dans le cas dun dalot fonctionnant avec une sortie noye est la suivante (obtenue par application du thorme de Bernoulli entre les cotes amont et aval
de louvrage):
H = Q2/2gSm2 ( Ke + (2gL/K
2 Rh
4/3 )+1) avec
H = surlvation ou diffrence entre la cote amont et la cote aval ; Q = dbit en m
3/s
Sm = section mouille en m2
L = longueur de louvrage en m ; K = le coefficient de rugosit
Rh = rayon hydraulique ;
Ke = coefficient dentre du dalot :
Ke = 0,4 pour dalots avec murs en aile inclins de 30 75 sur laxe avec toit bord franc;
Ke = 0,2 pour dalots avec murs en aile inclins de 30 75 sur laxe avec toit bord arrondi;
Pour un dalot rectangulaire de largeur B, de hauteur D et de longueur L, on a Sm = BD, Pm =
2(B+D) et le rayon hydraulique est Rh = BD/ 2(B+D) ;
En pratique, connaissant le dbit Q et la vitesse limite (maximum 3 m/s dans les dalots), on
dtermine par itration B et D de telle sorte que la surlvation soit compatible avec le projet.
Pour faciliter la ralisation, le rapport D/B est limit des valeurs rondes comprises entre
0,5 et 2.
b) Revanche
Pour un dalot qui peut fonctionner en charge, la revanche est destine constituer une scurit
contre les dversements de leau par-dessus les remblais par suite des vagues formes par le vent.
La revanche est calcule avec la formule suivante :
Cote amont
Cote aval
H
D
38
R = h + V2/2g avec
h = hauteur des vagues en m ; h = 0,5+ (L)/3 ; L = longueur du plan deau amont en km (formule de Mallet et pacquant) ;
V = vitesse de propagation des vagues en m/s ;( V = 1,5 +2/3h)
c) Cote de la crue de projet
La cote de la crue de projet est dtermine selon la formule de MANNING-SRTICKLER :
Q = K. Sm . Rh2/3
. I1/2
o Q dbit de la crue de projet en m3/s ; o Rh = rayon hydraulique (en m) dfini comme le rapport de la section mouille Sm sur
le primtre mouill Pm ;
o I = pente longitudinale du terrain ; o K = coefficient de rugosit; o Sm = section mouille ;
d) Cote minimale des remblais
La cote minimale des remblais est donne par :
Cote minimum des remblais = cote de la crue de projet + surlvation due louvrage + revanche.
e) Sortie libre
Lorsque la sortie est libre, deux cas se prsentent (figure 3.10) :
si H1 est 1,25D, lcoulement se fait en charge et le dbit est donn par : Q = CS (2gH1-y)
si H1 est 1,25D, lcoulement peut se fait surface libre ou pleine charge (en fonction de H1/D et la longueur de louvrage).
Figure 3.10 dalot avec sortie libre
d) Dispositions constructives
H1
y D
39
Le radier ou la semelle est en bton arm dos 350 kg/m3 pos sur un bton de propret de 5 cm dpaisseur minimale dos 150 kg/m3;
Les pidroits sont en bton arm (dosage 350 kg/m3) ou en maonnerie de moellons;
La dalle ou les dallettes sont en bton arm (dosage 350 kg/m3) ;
Les deux murs de tte peuvent tre en en bton ou en maonnerie de 40 cm dpaisseur ; par rapport au remblai fini, ils doivent tre visibles sur une hauteur dau moins 40 cm.
Les quatre murs en aile en amont et en aval sont sous forme de diffuseur en bton ou en maonnerie pour protger la piste et diriger lcoulement sous le dalot ;
La protection amont et aval sert la protection contre lrosion et/ou les affouillements; il peut tre en perr sec ou en gabions (solution plus durable) et il doit mesurer au minimum
2 m.
Les balises de signalisation sont places lentre et la sortie du dalot.
Le remblayage du dalot et des ses accs se fait en matriaux adquats compacts par couches
successives de 0,15m.
Le remblai stale de 10 m de part et dautre de louvrage en une pente douce pour permettre aux vhicules de sy engager avec aisance et scurit. Les talus de ce remblai seront protgs par du perr maonn si lcoulement des eaux risque de provoquer lrosion.
d) Entretien du dalot
Le contrle de louvrage est organis aprs chaque saison pluvieuse et aprs chaque crue importante afin de dtecter les anomalies ou dgradations ventuelles. Lentretien consiste en la rparation des dgradations diverses qui peuvent se produire sur le radier, ses protections
(amont ou aval) et le remblai daccs. Il faut surtout enlever rgulirement tous les dtritus (terres, branchages, ) qui se dposent lentre du dalot et qui peuvent peu peu diminuer la section dcoulement et rendre louvrage inefficace.
III.3 PONT
III.3.1 Gnralits
Le pont est un ouvrage qui permet de franchir une dpression ou un obstacle (cours deau, voies de communication) en passant par-dessus. Il est construit sur cours deau lorsque :
le dbit est important ;
la dpression est trs profonde ;
le trafic routier est lev. Il se compose de trois parties principales:
- les fondations qui permettent de transmettre les efforts au terrain ; - les appuis comprenant :
o les cules qui servent dappuis aux extrmits du tablier et supportent les pousses des remblais ;
o les piles qui supportent le tablier entre les cules ;
- un tablier qui supporte les voies de circulation (automobiles, pitons, animaux); il peut tre en une ou plusieurs traves en fonction de la largeur de la valle traverser ;
40
Selon leur fonction, on rencontre les ponts suivants :
pont route qui porte une route ou une autoroute ;
pont rail qui porte une voie ferre ;
passerelle qui porte une voie pitonne ;
pont aqueduc ou aqueduc est un pont qui porte une canalisation deau ;
pont-canal qui porte un canal.
Figure 3.11 coupe dun pont poutre droite
III.3.2 Etude ralisation- fonctionnement
Ltude dun pont porte gnralement sur les aspects essentiels suivants :
hydrologie et hydraulique pour la dtermination des crues et des conditions dcoulement;
gologie pour dtermination du type et de la profondeur des fondations ;
trafic pour les dimensions (largeur du pont, surcharges dexploitation) ;
dimensions des structures du pont (piles cules et tablier) ; Dans ce paragraphe du cours, ce sont les aspects hydrauliques du dimensionnement qui
sont abords.
Ltude hydraulique consiste dterminer les caractristiques suivantes du pont :
la hauteur naturelle de leau ;
la surlvation de la cote provoque par louvrage ;
le tirant dair. La hauteur sous le pont (hauteur de sous-poutre) est la somme de : hauteur naturelle de
leau + surlvation du niveau due au pont + tirant deau. a) hauteur naturelle de leau
pile
Tirant dair
Ouverture totale
cule
poutre Porte ou trave
Ouverture libre
41
La hauteur naturelle de leau est dtermine partir de la crue de projet qui est elle-mme estime par les mthodes hydrologiques. La hauteur est calcule partir des formules usuelles
de dbit (Manning-Strickler) et des caractristiques gomtriques de la section dcoulement. La crue de projet prendre en compte dpend de limportance de la route.
b) Surlvation de la cote provoque par louvrage ;
Le dbit de la crue de projet correspond la pointe de lhydrogramme de la crue de projet ; il sagit dun dbit qui est observ pendant un temps relativement court et il nest pas conomique de raliser un ouvrage capable de le faire passer sans entrave.
Il est dusage de dimensionner le pont avec un passage infrieur celui requis par le dbit de pointe de la crue de projet ; lorsque celui-ci arrive, il y a un tranglement de la section
dcoulement, ce qui entrane une surlvation du niveau deau lamont du pont. La prsence des piles participe aussi la surlvation du niveau deau.
c) Tirant dair
Un cours deau transporte souvent des dtritus et corps flottants qui peuvent obstruer la section dcoulement sous le pont et mettre en danger louvrage tant entendu que le tablier du pont nest pas dimensionn pour supporter des charges horizontales importantes. En plus toute submersion du pont entrane linterruption du trafic et des risques de destruction des remblais daccs. Le tirant dair est prvu pour diminuer le risque dobstruction partielle ou totale du pont. Il dpend des risques de charriage et de limportance de louvrage. Pour des ponts de longueur infrieure 50 m, on adopte gnralement un tirant deau au moins gal :
1 m en zone dsertique et sahlienne ;
1,50 m en zone de savane ;
2 m en zone vgtation arbustive dense ;
2,50 m en zone forestire.
d) Entretien
Le contrle de louvrage est organis de faon rgulire et surtout aprs chaque crue importante afin de dtecter les anomalies ou dgradations ventuelles.
Du point de vue du dimensionnement hydraulique, en plus du risque dobstruction du passage, le pont est confront aux risques daffouillements, autour des piles, qui constituent une des causes les plus frquentes des accidents sur ces ouvrages. Laffouillement est li la diminution de la section dcoulement au droit de louvrage, ce qui augmente la vitesse dcoulement. Il existe diffrentes mthodes de protection des piles des ponts contre les affouillements qui
sont prises en compte dans la conception de louvrage : tapis denrochement, caissons de fondation,
Lentretien courant consiste en la rparation des dgradations diverses qui peuvent se produire sur les remblais daccs et en lenlvement rgulier tous les dtritus (branchages, ) qui se
42
dposent lentre du pont et qui peuvent peu peu diminuer la section dcoulement et rendre louvrage inefficace. Il existe aussi une surveillance spcialise qui concerne les structures du pont (tat du bton,
capacit des piles, des poutres et du tablier).
Conclusion
Les ouvrages de franchissement prsents ci-dessus sont des ouvrages qui passent souvent
inaperus tant quils jouent leur rle. Leur dysfonctionnement peut avoir de nombreuses consquences fcheuses (perte de temps, inaccessibilit, dommage aux moyens de transport,
allongement des itinraires ). Leur bon fonctionnement dpend beaucoup du dbit de la crue choisie pour leur dimensionnement. Il est donc indispensable daccorder le plus grand soin ltude hydrologique pralable. Comme tous les autres ouvrages de gnie civil les ouvrages de franchissement ont besoin dun entretien rgulier !
Activits dapprentissage chapitre 3
Exercice 3.1
Soit un radier horizontal, fond de lit, propos pour le franchissement dun thalweg par voitures et camions. Le dbit de pointe de la crue de projet est de 6,35 m
3/s. La largeur de la
route est de 7 m.
1) Dterminez la longueur du radier de sorte que :
les voitures seules puissent circuler lors du passage de la crue ;
les voitures et les camions puissent circuler lors du passage de la crue. 2) Proposez une protection minimale contre laffouillement laval du radier
Exercice 3.2
Soit vacuer un dbit de pointe de 14 m3/s. La cote maximale admissible du remblai au
franchissement est de 14,40 m, le fond du thalweg tant de 10,0m, soit une hauteur de remblai
de 4,40m. La cote maximale de leau laval est de 13,00m. La largeur du dalot est prise gale 4 m.
La largeur de la plate-forme routire au droit du franchissement est de 9 m (y compris la voie
pitonne. La pente des talus est de 1/1. Le dalot a des murs en aile inclins de 45 sur
laxe avec toit bord chanfrein Ke = 0,2 ; K = 60 ; v = 2m/s.
Calculez :
1) la longueur de louvrage ; 2) la surlvation du niveau deau 3) la revanche en sachant que la longueur du plan deau est de 0,8 km ; 4) la cote minimale des remblais ; est elle compatible avec la cote maximale
admissible ?
43
IV. OUVRAGES DE REGULATION ET DE
PROTECTION
Objectifs spcifiques lis au chapitre - Connatre les ouvrages ; - Dimensionner les ouvrages ; - Exploiter et entretenir les ouvrages.
Activits dapprentissages lis au chapitre
Lecture du cours, traitement des exercices dapplication
Introduction
Les ouvrages de rgulation et de protection regroupent plusieurs catgories douvrages : - les ouvrages de transport : canaux, conduites, - les ouvrages de rpartition de leau : partiteurs, modules, pertuis ; - les ouvrages de protection : bassin de tranquillisation, dversoirs latraux, siphons.
Leurs rles sont le transport de leau, sa rpartition en fonction des besoins du rseau et la protection de ce rseau.
La plupart de ces ouvrages sont prsents ci-dessous :
IV.1. canaux, seuils, et rpartiteurs
IV.1.1. Canaux
a) Gnralits
Les canaux sont des ouvrages hydrauliques linaires qui permettent le transport de leau surface libre. On rencontre plusieurs types de canaux :
canaux dadduction,
canaux dirrigation,
canaux dvacuation des eaux uses et/ou de pluies,
canaux de navigation.
Dans un canal, lcoulement de leau seffectue ciel ouvert (surface libre) et obit des lois hydrauliques faisant intervenir le dbit, la pente et les caractristiques de la section
transversale (superficie, rugosit, forme gomtrique).
Gnralement on utilise des formules empiriques (CHEZY, MANNING- STRICKLER) pour
dimensionner les canaux.
44
Lutilisation de celle de MANNING- STRICKLER est prsente ci-dessous : V = K. R
2/3 . I
1/2 o
o V est la vitesse de lcoulement en m/s o R est le rayon hydraulique (en m) dfini comme le rapport de la section mouille Sm
sur le primtre mouill Pm
o I est la pente longitudinale du canal varie de 1/10 000 (10 cm/km) 1/100 (10 m/km) o K est un coefficient de rugosit ;
Et Q = V . Sm avec
o Q : dbit dans le canal m3/s o Sm : section mouille m2 o V : vitesse de lcoulement en m/s
h : tirant deau L : largeur au miroir ou largeur en gueule
Figure 4.3 Elments gomtriques dune section droite
Canaux artificiels - nature des surfaces
Etat des canaux
Parfait bon Assez
bon
mauvais
Ciment liss 100 91 83 77
Canaux revtus en bton 83 71 72 56
Pierres sches 40 33 30 29
Moellons dresss 77 71 67 58
Canaux et fosss en terre, droits et uniformes 58 50 44 40
Canaux en terre, larges mandres 44 40 36 36
Canaux fond en terres, ct avec des pierres 36 33 30 29
Tableau 5 Quelques valeurs du coefficient de rugosit K utilises dans la formule de
MANNING- STRICKLER (Source annexe bibliographique 1)
Note : Le coefficient de rugosit est souvent not n avec K= 1/n
L
h
Sm
Pm
45
Pour un dbit donn (dtermin par les besoins satisfaire laval et les pertes), on recherche cala section la plus conomique. Mais gnralement ce sont les considrations pratiques
dexcution et dexploitation qui guident le choix de la forme du canal. Les sections-types les plus couramment rencontres sont les sections rectangulaires et trapzodales.
b) Caractristiques des canaux
Pentes des talus et vitesse admissible
La pente du canal et celle des talus doit tre telle que la vitesse de leau assure un dbit suffisant sans entraner une rosion du fond et des parois.
La pente longitudinale dun canal varie de 1/10 000 (10 cm/km) 1/100 (10 m/km). Un canal ne doit pas avoir de contre pente et son plafond doit sabaisser constamment et rgulirement de lamont vers laval. Lorsque la pente est trop forte, on introduit des chutes dans le trac du canal.
Les vitesses dcoulement sont comprises entre 0,5 et 1m/s pour les canaux en terre et entre 0,75 m/s et 1,5 m/s pour les canaux revtus.
Les pentes des talus des canaux trapzodaux varient de 2/3 pour les canaux en terre 1/1
pour les canaux revtus. Les canaux rectangulaires ont toujours des parois verticales et sont
toujours revtus.
Canal de section trapzodale
Figure 4.4 : Canal trapzodal
Les diffrents lments sont :
B : largeur du plafond (de 0,20 m 1,00 m) ;
H : hauteur totale du canal ;
h : tirant deau ;
R : revanche (R = 3/10 H) comme H = h+R, R = 3/7*h
: angle du talus avec lhorizontale (pour le fruit usuel du talus de 2V/3H, = 34.
H h
B
R TN Contre canal
cavalier
46
Canal de section rectangulaire
Figure 4.5 : Canal rectangulaire (Pm = B + 2.h ; Sm = B.h)
Les diffrents lments du canal rectangulaire sont :
B : largeur du plafond (de 0,20 m 1,50 m avec B = environ 2h) ;
H : hauteur totale du canal ;
h : tirant deau ;
R : revanche (R = h/3)
Revtement des canaux
Le revtement dun canal remplit trois rles : - diminuer la rugosit des berges pour faciliter lcoulement de leau; - assurer ltanchit des berges du canal ; - accroitre la rsistance des talus lrosion
Les canaux trapzodaux peuvent ne pas tre revtus tandis que les canaux rectangulaires sont
toujours revtus.
Les revtements peuvent tre de diffrentes natures :
Revtement en maonnerie
Ce type de revtement est moins onreux (si le cot de la main duvre est faible) mais dexcution lente ; par ailleurs il entrane des frottements levs et donc des vitesses faibles.
Revtement en bton
Il se prsente sous la forme de bton appliqu directement sur le canal avec ou sans armatures
ou bien dun revtement prfabriqu. Lpaisseur varie de 5 cm 15 cm. Ces revtements rsistent lrosion et permettent de grandes vitesses dcoulement, ce qui entrane la rduction de la section du canal. Ils sont par contre coteux et sensibles aux sous-pressions et
aux variations de tempratures ; il est ralis avec des joints dont lespacement est denviron 50 fois lpaisseur.
c) Efficience
H h
R
B
radier
paroi
Bton de propret
remblai
47
Les pertes deau dans les canaux sont souvent importantes alors que leau est parfois rare et coteuse ; ces pertes sont les suivantes :
o les pertes par vaporation : elles sont peu importantes et sont souvent ngliges ; o les pertes par percolation : elles sont fonction de la nature du terrain, de la hauteur
deau, de la vitesse dcoulement, du profil du canal, de la prsence de la vgtation. Au total les pertes dans un canal varient de 5 40% ; les valeurs les plus utilises sont
comprises entre 10 et 20 %.
Lefficience dun canal exprime son efficacit ou son rendement ; une efficience de 0,8 signifie que les pertes dans le canal sont de lordre de 20% du dbit. Le dbit de dimensionnement dun canal est donc le rapport du dbit thorique (calcul) par lefficience.
d) Surveillance des canaux
La surveillance de ltat des canaux se fait en :
contrlant le dbit des contre-canaux ; une augmentation de ce dbit peut signaler une fuite travers le revtement ou une dgradation des parois ;
vrifiant ltat du revtement et des berges ;
contrlant le niveau deau dans les remblais.
IV.1.2. Seuils
Les dversoirs sont des orifices de grandes dimensions ouverts la partie suprieure. La crte
constitue le seuil du dversoir, les cts sont les joues.
Les dversoirs fournissent rgulation statique et sre.
Figure 4.1 Vue dun dversoir
La cote de la crte et la largeur dversante sont dtermines en fonction du dbit et des
caractristiques du canal ; lemplacement du dversoir est fix en fonction de la position des prises deau. Le but du dversoir ou du seuil est de maintenir devant chaque prise un plan deau compatible avec son fonctionnement.
joue
Seuil ou Crte
Dversoir
48
Figure 4.2 Coupe dun dversoir
Les dversoirs peuvent tre :
seuil mince : e h/2 (plaque mince destin la mesure des dbits) ;
seuil pais : e > h/2 ce sont les seuils utiliss pour la rgulation des dbits dans les canaux dirrigation.
De faon gnrale la formule du dbit sur un dversoir est la suivante :
Q = m . l . (2g)1/2
. h3/2
en m3/s
O m = coefficient fonction de la forme et de lpaisseur du seuil l = largeur dversante ou longueur du seuil en m
h = hauteur deau sur le seuil en m.
Plusieurs formules permettent de dterminer le dbit un dversoir ; parmi elle, la formule
de BELANGER :
Q = 0,385 . l . (2g)1/2
. h3/2
Pour les seuils pais et les bords arrondis, Q = 0,40 . l . (2g)1/2
. h3/2
Les dversoirs favorisent les dpts lamont ; on prvoit donc la partie basse du seuil un pertuis munis dune vannette pour lvacuation des dpts.
e
Ecoulement
Dversoir
Orifice de vidange
Charge h
49
IV.1.3. Rpartiteurs
a) Gnralits Les rpartiteurs ou partiteurs ont pour rle de partager automatiquement le dbit dun canal entre plusieurs canaux drivs. Les lments principaux du partiteur sont :
le canal principal dune longueur minimale de 20 m lamont du partiteur ;
le seuil de contrle qui cre les conditions dun coulement torrentiel ;
le partiteur (lame mince qui divise la section de contrle dans la proportion fixe par les dbits drivs) ;
les canaux drivs. Lcoulement torrentiel peut aussi tre obtenu en rtrcissant la section du canal. En pratique, on utilise gnralement un seuil pais, sans rtrcissement de la section dcoulement.
b) Etude et ralisation
Pour un partiteur fixe :
La formule gnrale du dbit sur un dversoir est la suivante :
Q = m . l . (2g)1/2
. h3/2
en m3/s
o m = coefficient fonction de la forme et de lpaisseur du seuil avec m de 0,38 0,41 l = largeur dversante ou longueur du seuil en m
h = hauteur deau sur le seuil en m.
Le seuil qui est la partie la plus importante du partiteur, doit avoir les caractristiques
minimales suivantes :
Hauteur du seuil : s 1,5 hc avec hc = hauteur critique de lcoulement
Longueur du seuil : l 10 hc
Epaisseur du seuil : 3,5 hc.
Figure 4.6 Vue en plan dun partiteur fixe
A Q
Q/2
seuil Volet en
acier
bajoyer
30
Mur de sparation
Q/2
A
C
50
Figure 4.7 Coupe AA du partiteur
Dbit en
(l/s)
hc hauteur
critique
S Hauteur du
seuil
Ho Hauteur
deau amont
f hauteur du
canal
c
paisseur du
canal
i Epaisseur
du radier
10 0,04 0,10 0,16 0,35 0,15 0,10
29 0,06 0,15 0,24 0,45 0,15 0,10
59 0,08 0,15 0,27 0,50 0,15 0,12
103 0,10 0,20 0,35 0,60 0,20 0,12
Tableau 6 : cotes variables dun partiteur fixe Q/2
c) Fonctionnement
Dans le partiteur, le partage du dbit est assur au moyen dun volet vertical arte frontale, de mince paisseur, dans les proportions fixes par les dbits drivs.
Pour que le partage ne soit pas influenc par les variations des dbits affluents ni par le rgime
dcoulement dans les canaux drivs, il est indispensable que dans la section o le partiteur fait le fractionnement, lcoulement soit torrentiel.
Pour obtenir cet coulement torrentiel, on peut soit:
- surlever le plafond du canal par un seuil (cas du partiteur fixe figure 4.7) ; - rduire la largeur du canal ; - combiner les deux systmes.
Cest gnralement le systme de surlvation du plafond par un seuil qui est utilis.
h0
radier parafouille
seuil 17 hc 20 hc
S
h
f
hc
i
51
IV.2 Bassins de rtention et de dissipation
a) Gnralits
Le rle du bassin de dissipation est de protger le canal aval contre les risques drosion dun coulement trop rapide.
b) Etude ralisation -fonctionnement
Pour dissiper lnergie de lcoulement (sortie dune conduite de prise deau ou de refoulement), on provoque des variations brusques de lcoulement (chutes, ressauts, jets). Le type de bassin le plus utilis est le bassin ressaut. Le bassin o on localise le ressaut
hydraulique (passage dun coulement torrentiel un coulement fluvial) compatible avec le canal ;
Pour obtenir cet coulement torrentiel, on peut soit:
- surlever le plafond du canal par un seuil (cas du partiteur fixe figure 4.8) ; - rduire la largeur du canal ; - combiner les deux systmes.
Cest gnralement le systme de surlvation du plafond par un seuil qui est utilis.
Les principaux lments de louvrage : Z = hauteur de chute en m (diffrence entre les niveaux amont et aval ;
X = longueur du bassin (= 1,5 . Z );
V = volume du bassin ( Q . Z)/150 en m3 ;
Q = dbit en l/s ;
L = largeur du bassin ;
l = longueur du dversement ;
h = hauteur de la lame de dversement ;
ho = hauteur deau dans le canal ; s = hauteur du seuil ;
p = profondeur du bassin damortissement (entre 0,10 0,30 m).
ho
ho
s
p
seuil
h
52
4.8 Coupe dun bassin de tranquillisation
4.9 Vue dun bassin de tranquillisation
Dans un rseau dcoulement surface libre, les bassins de tranquillisation se rencontrent aux endroits suivants :
- aux sorties des prises deau (prise deau de barrages) ; - aux sorties de conduites dalimentation par pompage ; - laval de chutes sur le canal.
Lnergie de lcoulement est dissipe par le ressaut hydraulique; louvrage est en bton pour viter les affouillements.
Conclusion
Les ouvrages de rgulation et de protection sont des ouvrages essentiels sur un rseau
dirrigation ; le bon fonctionnement dun primtre dpend de la bonne ralisation et du bon entretien de ces ouvrages.
Activits dapprentissage chapitre 4
Exercice4. 1
Soient le canal trapzodal et le canal rectangulaire ci-dessous.
1) Exprimez le primtre mouill et la section mouille en fonction de b et h.
Canal dentre
seuil Bassin damortissement Canal de sortie
53
2) Applications Soit un canal trapzodal dont les caractristiques sont ci-dessous :
largeur du plafond : 4 m
pentes des cts : 1/1
rugosit des parois : 75,2
pente du fond : 0,30 m/km
tirant deau : 1,60 m a) calculez le rayon hydraulique ; b) calculez la vitesse de lcoulement ; c) calculez le dbit de lcoulement ;
Exercice 4.2
Dans un canal trapzodal (voir figure ci-dessous) en bton liss a les caractristiques
suivantes :
un talus 2V/3H et une largeur au plafond de 0,40 m
pente longitudinale 1/1000 ;
b
h
Canal trapzodal
b
h
Canal rectangulaire
54
Dterminez le tirant deau (h), la hauteur totale (H) et la largeur en gueule (B) pour les dbits suivants :
- 66 l/s ; 103 l/S ; 120 l/s ; 149 l/s.
Exercice 4.3
Soit un canal trapzodal ayant les caractristiques suivantes :
Largeur du plafond : 0,50 m ;
Largeur en gueule : 2,50 m ;
Hauteur totale : 0,50 m ;
Epaisseur du revtement : 0,15 m. 1) reprsentez le canal lchelle 1/50 ; 2) dterminez la pente des talus.
Conclusion gnrale
Les ouvrages hydrauliques sont des ouvrages importants pour la satisfaction des besoins en
eau des populations, pour la scurit alimentaire et pour le dveloppement rural en gnral.
B
H
b = 0,40
m
Pente 3/2
h
55
Ils doivent toujours faire lobjet dtudes srieuses en relation avec leurs dimensions et tre raliss selon les rgles de lart, par des techniciens comptents, ce qui garantira leur efficacit et leur longvit.
On ninsistera jamais assez sur la ncessit de lentretien des ouvrages qui doit tre systmatique et rgulier.
Les ouvrages prsents dans ce cours sont les principaux utiliss dans les domaines de la
mobilisation de la ressource, de son transport en coulement surface libre ainsi que la
rgulation et la protection. Les ouvrages hydrauliques (siphons, dversoirs scurit, prise
deau.) ne sont pas prsents dans ce cours. Les tudiants intresss par ces ouvrages pourront se reporter aux documents cits en bibliographie.
Bibliographie
1. Hydraulique gnrale et applique M. Carlier Editions Eyrolles
56
2. Les ouvrages dun petit rseau dirrigation Techniques rurales en Afrique SOGETHA
3. Petits barrages en terre PSTP OIT/PNUD fascicule N5 4. Techniques des barrages en amnagement rural, Ministre de lAgriculture
Rpublique Franaise
5. Mmotech gnie civil 6. Captage de leau : guide pour les planificateurs et chefs de projets ; Service
documents techniques IRC Danida.
7. Conception et optimisation dun rseau dirrigation Labaye, Y., Olson M.A., Galand A., Tsiourtis N. FAO Bulletin 44.
8. Les rseaux dirrigation : thorie, technique et conomie des arrosages Ollier, CH., Poire M.
9. Hydraulique routire Nguyen van Tuu, BCEOM, Ministre de la coopration, Rpublique Franaise
Webographie
Les rfrences en ligne des documents : liens des sites ou pages web de rfrence
1) Wikipedia 2) Encyclopdie Encarta
Glossaire
Les dfinitions des mots rencontrs dans le document
57
Affouillements : creusement du fait de laction rosive de leau ; pages 21, 33, 34, 39, 41, 52 ;
Batardeau : ouvrage provisoire isolant de la rivire tout ou une partie du chantier afin que les travaux se fassent sec ; pages 4, 20 ;
Bassin de sdimentation : bassin permettant la dcantation de leau ; pages 23, 24 ;
Bouli : rservoir creus dans le sol, pour recueillir les eaux de ruissellement en saison de pluies ; pages6, 23, 24 ;
Cavalier dun canal : partie en remblai du profil dun canal trapzodal ; page 45 ;
Chute : dplacement vers le bas de leau dun cours deau ou dun canal due une dnivellation abrupte du lit ; pages 17 ; 45 ; 51 ; 52 ;
Contre - canal : petit canal au pied du cavalier pour recueillir les eaux dinfiltration du remblai et les eaux ruisseles sur eux ; page 47
Crte : partie suprieure de tous les types de barrages ; page 7 ;
Crue : coulement dun cours deau avec un dbit trs suprieur au module ; pages 7, 8, 14, 17, 18, 19, 21, 30, 32, 33, 35, 36, 38, 39, 40, 41, 42 ;
Dalot : petit pont destin au franchissement de petites dpressions et thalwegs. ; pages 30, 31, 35, 36, 37, 38, 39, 42 ;
Dversoir : orifice ouvert sa partie suprieure ; pages 47,48, 49, 55 ;
Drain : lment en sable ou gotextile qui sert recueillir les eaux qui sinfiltre dans et sous la digue ; pages 8, 9, 16, 21 ;
Ecran dtanchit: tranche creuse sous la digue et remplie de matriaux impermables pour assurer ltanchit de la fondation ; pages 7, 16 ;
Efficience : rendement dun canal ; cest le rapport entre le dbit la fin et le dbit au dbut du canal ; page 47 ;
Exutoire : zone o svacue leau (lac, canal) ; page 36 ;
Foss dvacuation : foss situ lextrmit du filtre qui sert vacuer les eaux infiltres et les eaux de ruissellement sur le talus aval ;
Fruit : inclinaison sur la verticale ; sa mesure exprime la tangente de langle sur la verticale ; page 45 ;
Gabion : Cage paralllpipdique rectangle en grillage galvanis et rempli de matriau pierreux de granulomtrie approprie ; page 34 ,35;
Gabion semelle : gabion dont lpaisseur est gale la moiti de la largeur ; page 34 ;
Gabion cage : gabion dont la hauteur est gale au double de la largeur ; page 34 ;
Gotextile : tissu synthtique utilis comme filtre dans les ouvrages en terre ; page 9 ;
Glissements : dplacement vers le bas de la pente dune masse de terrain ; page 14 ;
Gouttire : petit canal fix la base dun toit, destin recueillir les eaux de pluies ; pages 26, 28 ;
Hauteur du barrage : distance verticale entre la crte du barrage et le point le plus bas de la fondation (hauteur sur fondation) ou du terrain naturel (hauteur sur TN) ;
pages 12, 13, 15, 20 ;
Hauteur de chute : diffrence entre le niveau deau lamont et laval dune dnivellation ; pages 17 ; 51 ;
Hauteur critique : pour canal donn, cest la hauteur deau qui correspond au dbit maximal pour une nergie spcifique donne. Elle est rgie par la formule
Q2.L/gS
3 = 1 (Q = dbit, S =section mouille, L = largeur du miroir) ; page 49 ;
58
Infiltration : pntration de leau dans le corps de louvrage ; pages 12 ; 14 ; 15 ; 16 ; 21 ;
Joue dun dversoir : paroi latrale du dversoir ; pages 47 ;
Largeur dversante : partie du dversoir sur laquelle leau dverse, quivaut la longueur du seuil ; page 48 ;49 ;
Longueur en crte : longueur dveloppe de la crte du barrage ; page 60 ;
Mare : tendue deau stagnante ; page 23.
Masque amont : zone mince et impermable place sur le parement amont dun barrage en remblai ; pages 9.
Mur bajoyer ou mur guideau ou mur en ailes : mur latral dun dversoir ou dun dalot destin supporter la pousse du remblai et diriger lcoulement sous louvrage; pages 35, 36, 37, 39, 42,49.
Mur de tte: mur qui surplombe le pidroit dun dalot, qui supporte le remblai et qui permet de signaler la prsence de celui-ci ; pages 36, 39.
Niveau minimum dexploitation : niveau en dessous duquel lutilisation de leau nest possible ; page 12.
Niveau des plus hautes eaux : niveau atteint lors des crues exceptionnelles ; page 14 ;
Niveau de retenue normale (R.N): niveau maximal du plan deau en exploitation normale ; page 14 ;
Noyau : zone dun barrage en remblai constitu dun matriau relativement impermable, gnralement largile ; pages 9, 14, 16 ;
Parafouille : cran dtanchit ; pages 9, 16, 50 ;
Parapet : mur construit sur la crte du parement pour la protection de louvrage contre le batillage ; page 60 ;
Parement: pente ou face extrieure amont ou aval du barrage* ; pente des berges dun canal ; voir talus
Percolation : infiltration ;
Primtre mouill : longueur de la ligne de contact entre le fond et la section mouille ; pages 4 ; 38 ; 44 ;
Perr : pierres disposes rgulirement sur le talus dun ouvrage pour le protger contre lrosion ; pages 17 ; 39 ;
Pidroits : murs verticaux dun ouvrage (dalot ou pont) ; pages 35, 36 ; 39 ;
Pont : ouvrage permettent de franchir sec les cours deau importants ; pages 5 ; 31 ; 39 ; 40 ; 41; 42 ;
Prise deau : ouvrage permettant de prlever leau dans une retenue ou dans une rivire ; page 19 ;
Renard hydraulique : infiltration deau dans le remblai ou la fondation suivie de transport de matriaux pouvant crer un orifice entre lamont et laval ; page 21 ;
Revanche : distance verticale entre le niveau des plus hautes eaux ou le niveau de retenue normale et la crte du barrage ; distance entre le niveau maximum deau dans un canal et le sommet de la paroi ; pages 4 ; 15 ; 37 ; 38 ; 45 ; 46 ; 59 ;
Retenue : lac artificiel cr par un barrage ; pages 4 ; 10 ; 11 ; 12 ; 14 ; 19 ; 22 ; 29 ;
Ressaut hydraulique : surlvation de la surface libre dun courant lorsquun rgime torrentiel devient fluvial sur une coute distance ; il saccompagne dune perte de charge ; pages 51 ; 52 ;
Risberme : banquette horizontale sur le parement amont ou aval du barrage ; page 60 ;
59
Section mouille : portion de la section transversale occupe par le liquide ; pages 4 ; 37; 38 ; 53 ;
Sdimentation ou alluvionnement : dpt des particules terreuses contenant dans leau lorsque la vitesse dcoulement de celle-ci diminue ;
Seuil : paroi horizontale dun dversoir ; pages 4 ; 5 ; 18 ; 21 ; 23 ; 24 ; 32 ; 33 ; 43 ; 47; 48 ; 49 ; 50 ; 51 ; 56 ;
Surlargeur : largeur supplmentaire des remblais au moment du compactage ; elle est enleve en fin de compactage ;
Talus : parement ; pages 9 ; 14 ; 15 ; 16 ; 17 ; 20 ; 21 ; 23 ; 24 ; 39 ; 45 ; 46 ; 58 ;
Tassements : affaissements ; pages 14 ; 20; 21 ;
Thalweg : zone basse dune valle ; pages 4 ; 5 ; 30 ; 42 ;
Thorme de Bernouilli : en tout point dun filet liquide, pris dans une masse liquide de fluidit parfaite en mouvement permanent et soumis la seule action de la
pesanteur, cote, la hauteur reprsentative de la pression et la hauteur reprsentative de
la vitesse forment une somme constante ( z + P/ + V2/2g = Constante) ; page 37 Tirant deau : hauteur deau au-dessus du fond ; pages 4 ; 40 ; 4 ; 44 ; 45 ; 46 ;
Vidange de fond : ouvrage permettant de vider le barrage pour entretien ou pour chasser les sdiments accumuls dans la retenue ; page 19 ;
Volume mort : volume destin couvrir les apports solides ; page 13 ;
Volume de la retenue : quantit deau retenue du fait de la ralisation du barrage ; page 14 ;
Volume du barrage : quantit de matriaux utiliss pour la construction du barrage ; page 14 ;
60
Annexe 1 coupe type dun barrage en terre
Volume utile revanche Mur parapet
RN (PEN) PHE crte
Filtre drain
recharge aval
risberme
enrochement de protection
filtre filtre parement aval
drain horizontal
recharge amont noyau recharge aval pied aval
drain
pied amont
Niveau minimum dexploitation Noyau Volume mort
Cavalier dinjection
Hauteur totale du barrage Ecran dinjection
Terrain de fondation
TERMINOLOGIE COMMUNE AUX BARRAGES REMBLAI
