REPUBLIQUE DE COTE D’IVOIRE
U nion – Discipline - Tr av ail
______________
M INISTERE DE L ’A GRICULT URE
------------------
ETUDES TECHNIQUE POUR LA CONSTRUCTION D’UN
BARRAGE, LA REHABILITATION ET MISE EN VALEUR DES
BAS-FONDS DE 10 000ha POUR LA RIZICULTURE ET LE
MARAICHAGE : PERIMETRE DE SAMAKO-KABADOUGOU
Financement : TRESOR
ETAT DE COTE D’IVOIRE
AVANT PROJET DETAILLE DU BARRAGE DE SAMAKO
AVANT PROJET DETAILLE DU BARRAGE DE SAMAKO
1. MEMOIRE EXPLICATIF
AVRIL 2016
BP 951 Dimbokro, Côte
d’Ivoire
Cel : 02 24 88 38 / 48 12 64
80
Tel: 30 62 58 24,
Mail : a.chaara@yahoo.com
Table des matières
CHAPITRE 1- : INTRODUCTION ............................................................................................. 5
1.1-
CADRE DE L’ETUDE ................................................................................................. 5
1.2-
SITUATION DU SITE ................................................................................................. 5
1.3-
BUT DE L’OUVRAGE ................................................................................................ 5
CHAPITRE 2 : TOPOGRAPHIE................................................................................................ 6
2.1-
DOCUMENTS TOPOGRAPHIQUES.......................................................................... 6
2.2-
CARACTERISTIQUE GEOMETRIQUE DE LA CUVETTE ..................................... 6
CHAPITRE 3- : ETUDE GEOLOGIQUE ET GEOTECHNIQUE ............................................. 7
3.1- RECONNAISSANCE DES SOLS..................................................................................... 7
3.2- DESCRIPTION GEOLOGIQUE DU SITE ...................................................................... 7
3.3- CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES SOLS D’ASSISE .............................. 8
3.4- MATERIAUX DE CONSTRUCTION DU BARRAGE .................................................... 8
3.4.1- Matériaux fins ............................................................................................................ 8
3.4.2- Matériaux pour transition, agrégats pour béton, sable, Enrochements ....................... 9
3.5- CONCLUSION................................................................................................................. 9
CHAPITRE 4 : LES OUVRAGES...............................................................................................10
4.1- IMPLANTATION ...........................................................................................................10
4.2- CALAGE DE LA RETENUE NORMALE ......................................................................10
4.3-CALAGE DU COURONNEMENT ..................................................................................14
Cote de calage du couronnement.........................................................................................14
Largeur en crête..................................................................................................................15
4.4- PENTE DES TALUS DU BARRAGE..............................................................................15
4.5- EVACUATEUR DE CRUE .............................................................................................16
4.6- LA VIDANGE DE FOND ................................................................................................26
a- Type et implantation .......................................................................................................26
b- Dimensionnement ...........................................................................................................27
5- ORIGINE ET DESTINATION DES MATERIAUX...........................................................28
6.- AVANT METRE ET DQE ....................................................................................................30
7.- ANNEXES GEOTECHNIQUES : .........................................................................................32
2
BARRAGE SAMAKO
FICHE SYNOPTIQUE
A-
LA RETENUE
1. Cote du fond du lit mineur :
416,55 m
2. Niveau de retenue normale :
423,50 m
3. Niveau des plus hautes eaux :
424,50 m
4. Volume de retenue normale :
3,930 Mm3
5. Aire en retenue normale :
165 Ha
B-
LE BARRAGE
1. Type :
Terre homogène en argile et graveleux latéritique.
2. Couronnement :
425,40 m
3. Longueur en crête :
700,00 m
4. Largeur en crête :
5
m
5. Talus :
Aval : 2 H/1V
6. Hauteur max. sur fondation :
12,35 m
7. Hauteur max. sur TN :
8,85 m
8. Volume de la digue :
155 090 m3
9. Volume des excavations :
C-
Amont : 2 H/1V
5 850 m3
L’EVACUATEUR DE CRUE
1. Crue de projet (Q100)
34.10 m3/s, débit laminé 3.75 m3/s
2. Type :
Déversoir latéral à seuil libre
3. Longueur de déversement :
2.12 m
4. Charge maximale :
1.00 m
5. Cote seuil :
423,50 m
6. Implantation :
Rive gauche
7. Coursier :
En terre, largeur 3.5m et 1,00m de haut, longueur 400 m.
8. Restitution :
Bassin de dissipation en béton armé type II
9. Volume bétons :
55m3
10. Volume des excavations :
1400m3
D-
VIDANGE DE FOND
3
1. Implantation :
Rive gauche sous la digue
2. Type :
Conduite en acier enrobé de béton.
3. Longueur conduites :
60 m
4. Côte de calage à l’entrée :
418.65 m
5. Restitution :
Bassin de type impact puis chenal revêtu en maçonnerie de
moellon
6. Pente :
1%
7. Diamètre de la conduite :
Ø600 mm
1 vanne de garde, Ø600,
8. Equipement hydromécanique :
1 vanne de vidange type papillon, Ø600
1 vanne de prise type papillon, Ø300
4
CHAPITRE 1- : INTRODUCTION
1.1- CADRE DE L’ETUDE
Le présent mémoire explicatif et justificatif fait partie du dossier d’Avant-Projet Détaillé du barrage
de SAMAKO situé à une vingtaine de kilomètre coté Ouest de la ville d’Odienné chef-lieu de la
région du Kabadougou, district du Denguelé.
Les données terrain ayant servi de base de calcul pour la réalisation de ce barrage sont :
-
Etude topographique au 1/5000ème de la cuvette de la retenue et au 1/500ème de l’assise
du barrage ;
Campagne de reconnaissance géologique et géotechnique du site et des matériaux de
construction ;
Etude hydrologique ;
1.2- SITUATION DU SITE
Les coordonnées géographiques de l’axe de la digue sont :
Points
BS160 (RD)
BS163 (RG)
X
631452,9840
631470,7550
Y
1061605,8410
1060921,6480
Z (m)
431.00
434.22
1.3- BUT DE L’OUVRAGE
La construction d'un barrage sur le cours d’eau de la rivière est destinée principalement à stocker un
volume d’eau nécessaire pour les besoins d’irrigation du périmètre rizicole à construire à l’aval.
CHAPITRE 2 : TOPOGRAPHIE
5
2.1- DOCUMENTS TOPOGRAPHIQUES
Les documents topographiques utilisés dans cette étude sont :
-
Carte topographique à l’échelle 1/50.000ème ;
Levé au 1/5.000ème et 1/500ème de la cuvette et de l’axe du barrage.
La carte au 1/50.000ème a été obtenue auprès du Centre de Cartographie et de Télédétection
(CCT) du Bureau National d’Etudes Techniques et de Développement (BNETD). Elle a servi à
la localisation du site ainsi qu’à la délimitation du bassin versant du barrage.
En ce qui concerne les cartes au 1/5.000ème et 1/500ème de la cuvette et l’axe du barrage, elles ont
été élaborées suite aux investigations d’une brigade topographique et la superficie levée au
1/5.000ème est de 325ha tandis que la superficie levée au 1/500ème est de 11.80ha.
2.2-
CARACTERISTIQUE GEOMETRIQUE DE LA CUVETTE
Au niveau de l’axe de la cuvette, on perd environ 0.9m de hauteur à chaque 100m au fur et à
mesure que l’on se rapproche du barrage, soit une pente de 0.9%)
En faisant une coupe perpendiculaire à l’axe de la cuvette, on obtient le profil TN suivant :
De ce profil, il ressort que le cours d’eau principal dans la cuvette à un lit mineur de 28 mètres de
largeur environ, avec une pente des berges coté rive gauche de 3% et de 4.5% en rive droite. (Les
rives gauche et droite suivant le sens d’écoulement des eaux).
La retenue présente une superficie globale d’environ 185 ha.
6
CHAPITRE 3- : ETUDE GEOLOGIQUE ET GEOTECHNIQUE
3.1- RECONNAISSANCE DES SOLS
La carte géologique de la Côte d’Ivoire au 1/ 1 000 000ème situe la zone étudiée sur un socle
d’âge Précambrien Moyen avec des faciès Epicontinentaux Eburnéens à granité et à relique de
migmatite.
La végétation est composée de savane arborée et de champs d’anacardes.
Le profil de la vallée étudiée est en V avec des pentes moyennes de l’ordre de 3 % aussi bien
en rive gauche qu’en rive droite.
Pour répondre aux différents problèmes géotechniques liés à la réalisation du barrage : nature et
caractéristiques de terrains d’assise et des matériaux d’emprunt, problèmes hydrauliques et de
stabilité, les travaux de reconnaissance géotechniques suivants ont été réalisés :
▪
Le long de l’axe de la digue :
- 06 essais de pénétration dynamique légère ;
- 07 sondages par puits manuels sur les versants et en fond de vallée ;
▪
Pour les zones d’emprunts, 8 sondages ont été effectués sur les versants dans une zone
susceptible de fournir les matériaux nécessaires à la construction du corps de la digue.
3.2- NATURE DES SOLS D’ASSISE DU BARRAGE
Le profil en long joint en annexe donne l’implantation des différents points de sondages et la
coupe interprétative des différents terrains d’assise du barrage (GR1).
Les coupes de terrains et les diagrammes de pénétrations dynamiques sont donnés en annexe
du rapport (GR 2 à 8).
La coupe géologique dressée sur la base des sondages met en évidence, sous la lithologie
suivante des formations :
• En fond de vallée :
En fond de vallée, les puits P3 et P4 réalisés respectivement côté rive gauche et rive droite,
recoupe essentiellement sous 10 à 20cm de terre végétale, environ 180 cm de sable argileux
de couleur variée et cela jusqu’à 2,00m de profondeur. Les sols en dessous de 2,00m n’ont pas
pu être reconnu mais nous pensons qu’il y a une continuité des sables argileux jusqu’à au
moins 3,00m de profondeur pour atteindre des horizons très peu perméable ou imperméable.
La base des sols perméables à semi perméables se situe donc vers 3,00m de profondeur.
On retiendra donc qu’en fond de vallée, les sables argileux rencontrés sont perméables en
surface et doivent donc être recoupés par une tranchée étanche jusqu’à 3,25 m de profondeur
(0,25 m d’ancrage dans les sols perméables à semi perméables) par rapport à la plateforme
existante.
•
Sur les versants :
7
En rive droite, les sondages P1, P2 et P5 rencontrent, sous un recouvrement de terre végétale
de 10 à 15 cm d’épaisseur, des sables argileux à graveleux de couleur variées sur une
profondeur moyenne de de 1,00m.
On retiendra la nécessité en rive droite de réaliser une tranchée para-fouille traversant les
sables argileux qui pourraient être une formation susceptible de perméabilités en grand et
descendue donc vers des terrains plus imperméables vers 1, 50 m de profondeur soit une
pénétration de 1,40 à 1,50m dans ces terrains.
En rive gauche les puits P6 et P7 rencontrent également le même type de sol qu’en rive droite
à savoir des sables argileux de couleurs variées (sable argileux à graveleux). On réalisera
également une tranchée parafouille sur 1,80m de profondeur pur atteindre des sols plus
imperméables.
3.3- CARACTERISTIQUES GEOTECHNIQUES DES SOLS D’ASSISE
Les essais de pénétration dynamique ont montré que d’une manière générale les sols de
fondation du barrage sont compacts sur les premiers mètres (1-à 1.5m) avec des résistances en
pointes inférieures variable de 10 à 35 MPA.
Au niveau du lit mineur actuel, nous avons obtenu une résistance de pointe supérieure à
3MPA sur la totalité des 6 m de profondeur de l’essai.
Dans l’ensemble, les sols de fondation de la digue sont donc de bonne compacité.la stabilité
de l’ouvrage est assurée. (Voir note de calcul de la stabilité du barrage en annexe)
3.4- MATERIAUX DE CONSTRUCTION DU BARRAGE
3.4.1- Matériaux pour corps de la digue
Une zone éventuelle d’emprunt dénommé EG1 pour corps de digue a été reconnue à partir de
huit puits manuels descendus vers 1,00 m de profondeur en moyenne et creusés avec un maillage
de 100m.
Les coupes de puits et l’implantation de la zone d’emprunt sont reportées sur les graphiques en
annexes du rapport. (Gr 9).
Les huit puits ont recoupé du graveleux latéritique de couleurs variés.
L’extension de cette zone d’emprunt est possible sur une superficie assez grande.
Les sols rencontrés ont les épaisseurs moyennes suivantes :
Emprunt EG1
• Découverte de terre végétale
0,00 cm
• Matériaux en couche supérieure graveleux latéritique
74 cm
• Matériaux en couche inférieure graveleux latéritique
73 cm
Volume total exploitable en graveleux latéritique
44 063m3
La nature géologique et les caractéristiques géotechniques de ce type de matériaux lui
confèrent une aptitude à être utilisés pour une digue homogène.
Les échantillons prélevés des couches de graveleux latéritique ont fait l’objet d’essais
dont les résultats sont les suivants :
Emprunt
Eléments inférieurs à 80 microns
EG1
23 à 33 %
8
Limite de liquidité WL
32 à 40 %
Limite de plasticité LP
16 à 23 %
Indice de plasticité IP
11 à 28 %
Il s’agit essentiellement de formations constituées d’éléments sablo-graveleux. La
fraction fine représente toutefois une moyenne de 28%, ce qui confère à ce matériau
une granularité moyenne.
L’indice de plasticité du matériau est inférieur à 28%. Ce qui permettra une mise en
œuvre et un compactage plus aisés.
Pour ces matériaux, sont retenues usuellement les valeurs de cohésion et de l’angle de
frottements suivants :
- Graveleux latéritiques compactés : C = 2T/m² et φ = 32°
L’examen des caractéristiques géotechniques (Analyse granulométrique limites d’Atterberg,
Proctor) des matériaux d’emprunts reconnus, montrent que le barrage de SAMAKO sera un
barrage homogène par mise en œuvre de graveleux latéritiques aussi bien en noyau qu’en
recharge. La densité sèche des matériaux de la zone est de l’ordre 2.18 t/m3 de tandis que la
teneur en eau à l’optimum Proctor donne une valeur d’Environ 10% et un indice CBR de 5.93 à
l’OPM.
3.4.2- Matériaux pour transition, agrégats pour béton, sable, Enrochements
- Emprunt de sable
Il n’a pas été reconnu de zone d’emprunt lors de cette étude. Une recherche de sable à proximité
de la zone du projet devra être réalisée avant l’exécution du projet.
- Emprunt de gravier
Aucune zone potentielle capable de fournir du gravier n’a été reconnue. Une recherche devra
aussi être faite avant le démarrage du projet.
3.5- CONCLUSION
L’étude géotechnique réalisée montre que le barrage de SAMAKO pourra être un barrage
homogène par mise en place de graveleux latéritique aussi bien en noyau qu’en recharge.
En fond de vallée, il sera nécessaire de recouper les niveaux de sable argileux par une
tranchée étanche et de descendre au-delà de couches de sables argileux environ 3,5m de
profondeur.
Sur les versants, on réalisera une tranchée parafouille de 1,80m de profondeur par rapport à la
plateforme existante dans les zones de sols meubles (susceptible d´être le siège de
perméabilités en grand).
On réalisera un drain filtre homogène constitué de 40 cm de graveleux latéritique lavé entre
deux niveaux de sable de 20 cm d’épaisseur chacun.
La rive gauche est à priori convenable pour la disposition d’un évacuateur de crue latéral et la
rive droite convient pour l’ouvrage de vidange.
Les matériaux seront compactés à une densité égale à 95 % de l’Optimum Proctor Modifié aussi
bien en partie courante que sur les derniers 40 cm.
9
CHAPITRE 4 : LES OUVRAGES
4.1- IMPLANTATION
L’axe du barrage est situé dans le meilleur resserrement naturel de la vallée pour profiter au
maximum des plus importants apports d’eau qu’offre le bassin versant de cette rivière.
Des considérations purement topographiques ont guidé le choix de l’implantation de l’axe du
barrage.
L’axe retenu est défini par les points de coordonnées (GPS) suivantes :
Points
X
Y
Z (m)
BS160 (RD)
631452,9840
1061605,8410
431.00
BS163 (RG)
631470,7550
1060921,6480
434.22
L’axe de la digue fera une ligne droite orientée presque perpendiculairement par rapport au lit de
la rivière.
4.2- CALAGE DE LA RETENUE NORMALE
Le premier élément qui conditionne l’importance de l’ouvrage à construire est le niveau des eaux
en retenue normale PEN. Celui-ci est déterminé généralement :
- par les conditions topographiques du site du barrage, et de la cuvette.
- par les caractéristiques hydrologiques du bassin versant et climatologiques de la zone de
la retenue.
- par l’importance des besoins à satisfaire.
- Par les enquêtes visuelles et d’informations auprès des riverains
-Détermination probabiliste des apports annuels sur la base des données hydroclimatologique de la zone :
L'exploitation des données pluviométrique disponible entre 1966 et 2013 a été effectuée par la
méthode de Gauss par ajustement de la fonction expérimentale de Hazen et ajustage de la courbe
de la loi normale. Ceci a permis le tracé de la courbe fuseau et la détermination du taux de
probabilité figurant dans le tableau ci-dessous
Courbes fuseau de Gauss et ajustage de la loi Normale:
1,000
0,900
B
0,800
F*(xi))
0,700
0,600
0,500
0,400
0,300
0,200
0,100
A
0,000
900
1000
1100
1200
1300 1400 1500 1600 1700 1800
Pluie
xi (mm)
Résultats Obtenus :
10
Probabilité
de
Occurrence
l'évènement Pluies (mm)
(ans)
d'être
atteint
ANNEE
SECHE
MEDIANE
HUMIDE
100
99%
50
98%
95%
10
90%
5
2
943.7
Ke=Coefficient SBV
D=Déficit
d'écoulement
(km²)
Hydrique
(mm)
APPORTS
ANNUELS
(m3)
895.79
0.051
45
2 157 693.34
998.5
939.20
0.059
45
2 668 557.71
1080.6
1002.31
0.072
45
3 524 980.40
1153.6
1056.41
0.084
45
4 374 763.40
80%
1242.0
1119.51
0.099
45
5 512 100.90
70%
1305.7
1163.43
0.109
45
6 403 137.87
60%
1360.2
1199.95
0.118
45
7 209 781.12
50%
1411.1
1233.28
0.126
45
8 000 152.74
40%
1462.0
1265.85
0.134
45
8 824 508.57
30%
1516.4
1299.90
0.143
45
9 742 746.55
5
20%
1580.1
1338.73
0.153
45
10 863 049.44
10
10%
1668.5
1390.86
0.166
45
12 493 983.31
5%
1741.5
1432.49
0.177
45
13 904 532.80
50
2%
1823.6
1477.92
0.190
45
15 556 464.45
100
1%
1878.4
1507.42
0.197
45
16 693 396.37
Interprétation des résultats :
Connaissant les probabilités des apports d’eau dans la zone d’étude au cours d’une année
normale, nous choisissons de réaliser un barrage qui correspondrait au minimum à 90% de
réussite. Ceci revient à caler convenablement notre barrage et à vérifier que la cote de calage
fixée est suffisante pour alimenter en deux cycles annuels les cultures telles que préconisées au
niveau du périmètre.
Calcul du volume de la retenue et tracé de la courbe Hauteur – Volume :
- Par exploitation des données topographique, nous avons tracé le profil en long de la
cuvette pour calculer son volume.
- Le modèle type suivant a été adopté pour le calcul du volume de la cuvette :
-
Le volume de la cuvette s’obtient en appliquant la formule des trapèzes :
11
-
En prenant les courbes de niveau se refermant sur le barrage comme dans la figure cidessus, nous avons obtenu les données suivantes :
Courbe de
niveau
Surfaces (ha)
416.55
418
418.65
419
420
421
422
423
423.5
424
425
426
hauteur d'eau
Volume partielle (m3)
entre surface (m)
0
0
6.20
1.45
12.70
0.65
17.62
0.35
41.11
1
70.47
1
107.63
1
148.03
1
165
0.5
185.03
0.5
216.66
1
247.05
1
Volume totale cuvette SAMAKO
0
44 950.00
41 275.00
41 685.00
293 650.00
557 900.00
890 500.00
1 278 300.00
782 575.00
875 075.00
2 008 450.00
2 318 550.00
Volume cumulés
(m3)
0
44 950.00
86 225.00
127 910.00
421 560.00
979 460.00
1 869 960.00
3 148 260.00
3 930 835.00
4 805 910.00
6 814 360.00
9 132 910.00
3 930 835.00
La capacité de stockage en eau de la cuvette est présentée par les courbes ci-après :
Hauteur - Volume
Courbe Hauteur-Volume SAMAKO
427
426
425
424
423
422
421
420
419
418
417
416
0
1000000
2000000
3000000
4000000
5000000
6000000
7000000
8000000
9000000 10000000
Hauteur –Surface
Courbe Hauteur-Surface SAMAKO
427
426
425
424
423
422
421
420
419
418
417
416
0
50
100
150
200
250
300
12
L’interprétation des courbes ci-dessus revient à souligner que à chaque côte du plan d’eau lue au
niveau du barrage, correspond un volume d’eau équivalent dans la cuvette.
Le point topographique le plus bas par rapport à l’axe de la digue est de 416.55.
Le choix du calage de la cote du PEN à 423.50 devra donc correspondre à un volume de l’ordre
de 3 930 835m3 en considérant une tranche morte non exploitée de 86 250m3 en dessous de la
cote de calage de la prise d’irrigation.
Ce volume d’eau à une probabilité d’être toujours satisfaite comprise dans l’intervalle (90% ;
95%).
L’examen des courbes hauteur-Volume et hauteur-Surface montre que à la cote 423.50, la
retenue couvrirait alors une superficie de 165 hectares pour les besoins d’irrigation en 2 cycles
annuels en prenant en compte toutes les pertes dans le barrage, sous une tranche d’eau maximale
de 4.85 mètres par rapport à la prise.
Simulation du bilan d’entrée et sorties d’eau dans la retenue :
La démarche consiste à réaliser une simulation de la gestion de la retenue afin de
déterminer la superficie irrigable connaissant la capacité de la retenue et les besoins en eau.
La méthodologie adoptée consiste à faire varier la hauteur de la digue de sorte à pouvoir
alimenter toute la superficie exploitable du point de vue topographique et pédologique tout
en prenant en compte les prélèvements (besoins agro-pastoraux) et les pertes (évaporation,
infiltration, dépôts solides). La spéculation la plus exigeante du point de vue hydrique sera
privilégiée.
-Principe de la simulation :
L’hypothèse de base est de considérer la cuvette pleine après avoir fixé le niveau de retenue
normale. On établit mensuellement le bilan des apports et des pertes en eau du barrage. Ce
bilan permet en utilisant la courbe hauteur-Volume-Surface, de connaître le volume
disponible dans la cuvette, qui doit varier entre deux valeurs extrêmes :
•
•
Une valeur minimale égale à la tranche d’eau morte au-dessous de laquelle aucun
prélèvement n’est possible et la réalisation du cycle impossible.
Une valeur maximale au-dessus de laquelle, il y’à écrêtage des apports parce que le
niveau de l’eau à atteint la cote de retenue normale.
Résultat de la simulation de la retenue de Samako pour irriguer 220ha
DEBUT DU MOIS
Cote du
plan
d'eau
m
Volume
début mois
= Vol. fin
de mois
précédent
m³
Evaporation Infiltration Irrigation
Surface du
plan
Volume
Volume
Volume
Apports
(Amont
+pluies)
Volume
d'eau
ha
m³
m³
m³
m³
FIN DU MOIS
Volume
restant
Cote du plan
d'eau
Fin du mois
Fin du mois
m³
m
3 930 835
423.50
423.50
3 930 835
148.03
109 246.14
10 925
821 700
111 319
3 100 283
422.97
422.97
3 100 283
117
29 484.00
2 948
854 260
138 294
2 351 884
421.80
421.80
2 351 884
74
-
-
533 280
113 590
1 932 194
422.10
422.10
1 932 194
52
-
-
41 800
137 852
2 028 246
422.15
422.15
2 028 246
2 261 416
70
-
-
-
233 170
2 261 416
2 107 076
422.25
13
422.25
80
422.20
2 107 076
70
-
421.90
1 631 996
41
36 244.00
-
346 500
192 160
422.20
-
572 660
97 580
1 631 996
421.90
3 624
806 740
12 382
797 770
420.10
Conclusion : Le volume d’eau écoulé dans la zone d’étude sera toujours supérieur à 90% de
réussite par an à la cote du plan d’eau dans la retenue égale à 423.50.
4.3-CALAGE DU COURONNEMENT
-Calcul de la revanche
La cote du fond du lit au niveau de l’axe du barrage est de 416.55.
La revanche entre les plus hautes eaux et la crête est déterminée par les formules empiriques qui
tiennent compte de la hauteur des vagues qui se forment sur le plan d’eau et le phénomène de
batillage sur le talus amont du barrage.
La revanche sera calculée par la formule de MALLET :
R=2 (h+V²/2g)
Avec :
V =1.5+0.66h : vitesse de propagation des vagues (m/s) (Formule de GAILLARD)
La hauteur des vagues dépend du fetch (F), qui est la distance pendant laquelle une vague se
forme à la surface libre de l’eau, sans rencontrer d’obstacle.
Il se détermine avec l’abaque ci-dessous qu’utilise l’U.S ARMY CORPS OF ENGINEERS
(USACE):
Dans cet abaque, avec une vitesse moyenne du vent de 20 km/h soit 5.6 m/s (valeur moyenne en
côte d’ivoire), nous lisons pour un fetch de 0.5km une hauteur de vague de 1/4 m.
Alors V=1.66m/s.
D’où la revanche R=0.78m, choix R=0.80m
Cote de calage du couronnement
A partir des valeurs précédentes de la lame d’eau sur le seuil et de la revanche ; et en tenant
compte de la compensation des tassements, la cote de calage de la digue serait de 423,50 + 1.00
+ 0,80+0,10 = 425,40 m. (avec T=1% la hauteur barrage=0.10m, valeur du tassement cas des
petits barrages).
La hauteur libre du barrage est donc égale à la différence de cote de calage du couronnement et
de l’assise au terrain naturel. Soit : 425.40-416.55=8.85m.
14
Largeur en crête
La largeur de la crête de la digue devra être suffisante pour éviter une circulation d’eau
importante de la digue près de son couronnement lorsque la retenue pleine. Elle doit aussi
permettre la bonne exécution de la partie haute de l’ouvrage.
La largeur de la crête de la digue peut être déterminée par les formules : (H étant la hauteur du
barrage 8,85 m).
L = H/3
= 2,95 m
L = 1,65 H 1/2 = 4,91 m
L = 3,6 H 1/3 -3 = 4,45 m
Nous obtenons respectivement : 2,95 ; 4,91 et 4,45 mètres.
Nous avons retenu une largeur en crête égale à 5,0 mètres.
4.4- PENTE DES TALUS DU BARRAGE
Le barrage est en terre avec une digue homogène réalisée à partir de graveleux latéritique
disponible à proximité du site. La crête est arasée à la cote 425.40mètres.
Le talus extérieur amont a une pente de 2 H / 1 V. Il est protégé par une couche de Rip-Rap de
0,50 mètre d’épaisseur. Une couche de 20 centimètres de grave sableuse est interposée entre le
Rip-Rap et le graveleux latéritique et assurera la transition entre ces couches.
Le talus extérieur aval a une pente égale à 2 H /1 V. Il est protégé par enherbement planté dans
une terre végétale adéquate de 10 centimètres d’épaisseur.
Un tapis drainant est disposé sur le tiers de la longueur de l’assise de la digue. Il aura 80 cm
d’épaisseur et sera constitué d’un drain filtre de 40 cm de gravier semi concassé compris entre
deux couches de sable de 20 cm d’épaisseur. Cette disposition permet d’éviter la migration des
fines dans le drain.
Au niveau de la fondation des versants, la digue est prolongée par une tranchée parafouille de 2
mètres de profondeur par rapport à l’assise de digue en fonction du sol. La tranchée a des
parements avec une pente de 1 H/1V et une largeur à la base de 3.5 mètres.
La longueur en crête du barrage sera de 700 mètres ; il est nécessaire de protéger cette crête pour
lutter contre la dessiccation mais aussi pour assurer la circulation éventuelle des engins, pour se
faire on prévoit 20cm minimum d’épaisseur en latérite. Par ailleurs pour se prémunir contre
l’érosion de la crête par prolongement de griffe d’érosion naissant sur les talus, mais aussi pour
assurer une évacuation des eaux de ruissèlement de la crête du barrage vers l’amont (coté
retenue),on disposera de 01 murets de crêtes réalisé en maçonnerie de moellons de dimension
50cm x50cm du coté amont. Le devers du couronnement sera unique et égal à 3% descendant
vers l’amont.
La hauteur maximale du barrage sur fondations dans les versants sera de 10.65 mètres, et dans la
vallée elle sera de 12.35 mètres, avec une hauteur de 8.85 mètres sur terrain naturel.
4.5- EVACUATEUR DE CRUE
15
Le laminage de la crue de projet a été effectué en utilisant la méthode du EIER- CIEH dite
méthode du coefficient « X0 » dans laquelle l’effet de laminage est évalué sous forme d’un
coefficient de laminage  tel que :
=
m 2 * L2 * T 2 m * Qc * g
Qev
et X 0 =
*Tm (Xo : coefficient adimensionnel)
SP 3 L
Qc
 se lit sur l’abaque ci-après en fonction de log10 (X0 ).
Avec :
Qc : débit projet ( m3 /s)
Qev : débit évacué (m3 /s)
Tm : temps de montée des eaux (s)
L : longueur approchée du déversoir
g : pesanteur (10m.s-2 )
Spl : surface du plan d’eau (m2 ).
Problématique :
Il revient donc à déterminer β. Pour se faire nous devons estimer d’abord le débit Q 100.
Les débits de crue décennale et centennale ont été déterminés à partir de la méthode ORSTOM
La caractérisation des bassins versants permet d’évaluer les paramètres décrits ci-dessous :
La superficie (S) et le périmètre (P) du bassin versant sont estimés à partir des cartes
topographiques IGN au 1 /50 000è Tienko 2a, Odienné 1ab et 3a.
•
La longueur (L) et la largeur (l) du rectangle équivalent ont été obtenus par la
résolution du système d’équation suivant : 2*(L+l)=P et L*l=S
•
l’indice de compacité de Gravelius (Kc) : est déterminé par la relation. Ce paramètre
permet de de donner la typologie du bassin versant.
Kc =
P
2 Sbv
16
•
La dénivelée (Δh) représente la différence entre les cotes à 5% et 95% de la courbe
hypsométrique.
•
Indice global de pente (Ig) : obtenu par Ig=h/L (en m/km).
•
La classe de perméabilité (Pi) et la classe de pente (Ri) : paramètres obtenus suivant la
classification de la zone en fonction de la perméabilité et du relief.
•
Le coefficient de ruissellement Kr10, le temps de monté (Tm) et le temps de base (Tb)
ont été déterminés à partir des abaques tirés de «La maitrise des crues dans les basfonds, les petits et micro barrages en Afrique de l’ouest » (§ pages 365,368 et 369).
•
Le coefficient d’abattement (A) : paramètre définie par l’équation simplifiée de
161 − 0,042  Pan
Vuillaume (1974) A= K = 1 −
 log Sbv
1000
•
L’allongement moyen de Caquot définie par :
plus long parcours
L
a=
=
côté du carré équivalent
Sbv
•
la densité de drainage Dd est définie comme le rapport entre la longueur totale du
 Li
réseau hydrographique et la surface du bassin versant, soit Dd =
Sbv
• la pente longitudinale (Il) est obtenue en éliminant 20% de part et d’autre de la
longueur du cours d’eau principal, les 60% restant sont rapportés à la différence de
niveau du cours d’eau. (m/km)
• la pente transversale (It) est la moyenne de 4 profils de plus grande pente sur le bassin
versant (m/km)
Le tableau ci-dessous résume les caractéristiques hydrologiques du site :
Tableau: Caractéristiques morpho métriques du bassin versant Samako
SYMBO UNIT VALEURS
PAR
SITE
LE
E
Samako
Superficie bv (carte 1/50000
Sbv
km2
45
utilisé)
Coefficient
d’abattement
K
0,83
(Vuillaume
P
km
27
Périmètre bv (km)
L
km
7,5
Longueur du rectangle équivalent
l
km
6,00
Largeur du rectangle équivalent
Kc
1,13
Indice de compacité
Type de bassin
forme allongée
km
Allongement moyen
Lrh
km
27,19
Longueur réseau hydrographique
km/km
Dr
0,60
Densité de drainage
2
Il
m/km
0,75
Pente longitudinale
It
m/km
16,9
Pente transversale
DH
m
36
Dénivelée
Ig
m/km
4,8
Indice global de pente
Ig cor m/km
8,825
Indice de pente corrige
Ri
R3
Classe de pente
Pi
P4
Classe de perméabilité
Kr
%
18,33
Coefficient de ruissellement
CARACTERISTIQUES
17
Temps de montée
Temps de base
Tm
Tb
min
min
282,00
1549,8
L’évaluation des crues est une étape importante dans le dimensionnement de l’évacuateur de
crue du barrage.
Crue décennale
Les bassins étant non référencés à un autre déjà connu, les crues de fréquence décennale sont
déterminées par la méthode de Rodier-Auvrey (1965) et les abaques.
  K  Kr10  P10  Sbv
Avec
Q10 =
Tb
•
•
•
•
•
•
•
Q10
: débit de crue décennale (m3 )
: coefficient de pointe = 2,5

k
: coefficient d’abattement, variable par site (%)
Kr10 : coefficient de ruissellement décennal, variable par site (%)
P10
: pluie maximale journalière décennale = 130 mm
Sbv
: superficie du bassin versant (km²)
Tb
: temps de base (s) variable par site
Crue de projet (crue exceptionnelle)
Le passage de la crue décennale à la crue centennale considéré ici comme notre crue de projet
se fait à partir d’une relation linéaire :
Q100 = C  Q10
où C, est un coefficient majorateur lié à la sécurité de l’ouvrage. Il est supérieur à 1, et est
égale à 1.42 (moyenne des rapports entre les crues centennales et décennales issus des
résultats de l’analyse statistique des débits des quatre stations hydrométriques existant) dans
cette étude.
Tableau : Récapitulatif des crues caractéristiques aux exutoires des bassins versants
CARACTERISTIQUES
Superficie bv (carte 1/50000 utilisé)
Coefficient de pointe
Coefficient d’abattement (Vuillaume)
Classe de pente
Classe de perméabilité
Coefficient de ruissellement
Pluie maximale journalière décennale
Temps de montée
Temps de base
Débit de crue décennale
Débit de crue centennale ou débit de projet
SYMBOLE UNITE
Sbv

K
Ri
Pi
Kr
Pjmax
Tm
Tb
Q10
Qp
km2
%
mm
min
min
m3 /s
m3 /s
Samako
45
2,5
0,83
R3
P4
18,33
130
282,00
1549,8
23,98
34,05
Connaissant Q100= Qc = 34.10 m3, nous recherchons maintenant la valeur X 0 en fixant Lo et en
prenant la géométrie du déversoir avec m=0.4. De proche en proche nous trouvons le Lo qui
correspondrait à L déversant avec une lame lame d’eau fixée à 1.00m.
Les résultats des calculs au niveau du déversoir sont indiqués dans le tableau ci-après :
18
Lo (m)
8
3.46
2.5
2.12
X0
0.00267011
0.00049946
0.00026075
0.00018751
LogX0
-2.57347103
-3.30149881
-3.58377099
-3.72697929
β
18%
13%
11%
11%
Q laminé
(m3/s)
6.138
4.433
3.751
3.751
L deversant
(m)
3.46
2.5
2.12
2.12
Nous retiendrons L=2.12m, pour un effet de contrôle de 11% et un débit de déversoir Q ev =3.75
m3 /s
L’implantation de l’évacuateur des crues a été retenue au niveau de la rive gauche pour des
raisons topographiques.
En effet la topographie de cette rive à l’aval permet une implantation plus avantageuse du chenal
et du coursier de l’évacuateur.
Pour les mêmes raisons topographiques, l’évacuateur des crues a été choisi à déversement latéral
de préférence à un déversoir central. Car le volume des travaux nécessaires (volumes
d’excavations et de bétons) sont nettement inférieurs à ceux que nécessiterait l’aménagement
d’un évacuateur à déversement central.
Pour permettre le passage de véhicules, le déversoir de crue est formé d’un radier submersible en
béton armé avec des rampes d’accès d’une pente de 10%. La largeur de déversement a été prise
égale à 2.12 mètres.
4.5-2 Dimensionnement Génie civil du radier submersible servant de déversoir :
NOTE DE CALCUL RADIER SUBMERSIBLE de largeur 5m :
1_HYPOTHESES DE CALCUL
➢
CALCULS SUIVANT LES NORMES : BETON : BAEL 91 MOD. 99
19
SOLS : DTU 13.12
➢
CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX
BETON
RÉSISTANCE CARACTÉRISTIQUE FC28 = 25 MPA
POIDS VOLUMIQUE Γ BETON = 25 KN/M3
FISSURATION TRES PREJUDICIABLE
ENROBAGE EN = 4 CM
MODULE D'ELASTICITE DU BETON E = 30000 MPA
ACIER
RÉSISTANCE CARACTÉRISTIQUE FE = 500 MPA
CLASSE HA
SOL
CONTRAINTE ADMISSIBLE ΣSOL ˃ 0,195 MPA (VOIR NOTE DE CALCUL STABILITE EVACUATEUR )
POIDS VOLUMIQUE ƔSOL = 20 KN/M3
ANGLE DE FROTTEMENT Φ = 32 °
COHESION C = 0 MPA
MODULE DE REACTION DU SOL KZ = 5 MPA/M
EAU
POIDS VOLUMIQUE ƔW = 11 KN/M3
2_GEOMETRIE GENERALE
L ES DIMENSIONS DU RADIER SONT :
GEOMETRIE DU RADIER
EPAISSEUR DU RADIER ER = 0,20 M
LARGEUR DU RADIER L = 5,00 M
LONGUEUR D'UN PLOT L ON = 4,50 M
LARGEUR D'UN PLOT L ON = 2,50 M
VOLUME D'UN PLOT VPLOT = 3.00 M3
NOMBRE TOTAL DE PLOT=4
20