Chapitre 1 ouvrages hydrauliques

7/23/2019 Chapitre 1 ouvrages hydrauliques

http://slidepdf.com/reader/full/chapitre-1-ouvrages-hydrauliques 1/38

ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 1 / 38

Ouvrages Hydrauliques Chapitre I : Introduction

Chapitre I Introduction

SOMMAIRE:

• I-1 Avant propos

• I-2 L’eau en Tunisie

• I-3 L’eau dans le monde • I-4 Différents Types d’Ouvrages Hydrauliques

• I-5 Rappels d’hydrotechnique

• I-6 Références bibliographiques





Avant propos

Dans ce cours, les ouvrages hydrauliques sont classés en quatre types selonleur rôle ou utilisation. On distingue :

• Les ouvrages de Retenue ou Barrages

• Les ouvrages de Prise et de Dérivation

• Les ouvrages d’Adduction ou de Transport

• Les ouvrages Routiers (Ponts, Buses et Dalots)

Les Techniques principales qui nécessitent la construction d’ouvragesHydrauliques sont :

• L’irrigation

• l’Alimentation en Eau Potable

• la Protection contre les Crues

• La production d’énergie hydroélectrique

• La navigation





L’ eau en Tunisie

Ressources potentielles :

4.84

109

m3

/ an (Tableau I-1.1) 13.5% des précipitations pays.

Précipitations : 36109 m3 / an (Figure I-1.1).

Mobilisation des ressources : Nécessite la construction

d’Ouvrages Hydrauliques.

Grandes variabilités :

Spatiale (Sud < 200 mm/an, extrême Nord > 1000 mm/an)

Temporelle (Pluies intenses, faible nombre de jours pluvieux)

Ouvrages Hydrauliques Importants

Exemples : Aménagements hydrauliques (Barrages et Ponts) surla Medjerda et sur les oueds Zéroud et Merguellil,…





707 à 1640 : 25 Sécheresses et 8 inond at ions

1640 à 1758 : 0 Sécheres se et 3 Inon dat ions

1758 à 1900 : 4 Sécheres ses et 2 Inon dat ions

ap rès 1900 : 20 Sécheres ses et 14 Inon dat ions

Gestio n des extrêmes : 1 année s ur 3 est

ext rêmement hum ide ou sèch e

Une grande variabilité

Source : Direction Générale des Ressources en Eau (DGRE)





Potentiel Exploitable

Eaux de surface 2700 56 % 2500

Eaux souterraines 2140 44 % 2140

Total 4840 100 % 4640

Source : Ministère de l’Agriculture et des Ressources en Eau (2008)

Ressources en eau potentielles (millions de m3)





Nord Centre Sud Total

Eaux de surface 2185 290 225 2700

Eaux

souterraines

Nappes

phréatiques

388 237 115 740

Nappes

profondes

285 220 895 1400

Total 2858 747 1235 4840

Source : Ministère de l’Agriculture et des Ressources en Eau (2008)

Répartition régionale des ressources en eau


http://slidepdf.com/reader/full/chapitre-1-ouvrages-hydrauliques 7/38ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 7 / 38


Carte des précipitations




Mobilisation des ressources en eau

• La mobilisation des ressources en eau nécessite souvent la construction

d’ouvrages hydrauliques de grandes dimensions : Coût très élevé.

• Ressources en eau pas toujours facile à mobiliser (Cas de la Tunisie)




Eaux de surface

La mobilisation des eaux de surface est assurée par 5 types d’ouvrages




Le premier grand barrage

d'Afrique du Nord a été construit

en Tunisie sur l'oued Kébir (70

kilomètres au sud-est de Tunis).

Ce barrage a été mis en eau en

1928 pour l'alimentation en eaude Tunis.

La construction de barrages

a permis une meilleure gestion

des ressources hydrauliques.

En Tunisie, les barrages sont

gérés par la direction générale

des barrages et des grands

travaux hydrauliques (DGBGTH).

Barrages en Tunisie :




Barrages et lac collinaires et

ouvrages d’épandage :

200 barrages collinaires766 lacs collinaires

4000 Ouvrages d’épandages

(Statistiques 2007)

Volumes mobilisés :

Barrages collinaires :

17 millions de m3

Lacs collinaires :

39 millions de m3

Ouvrages d’épandage :

23 millions de m3




Pris individuellement, les barrages et les lacs collinaires mobilisent de faibles

volumes d’eau tout en ayant un coût économique très élevé.

Seule l’incidence socio-économique des barrages et les lac collinaires dans

les régions particulièrement déshéritées où ils sont localisés justifie le coût.

Justification des barrages et lac collinaires

Coûts unitaires de la Mobilisation des Eaux de Surface

Type de mobilisation Volume mobilisé Coût global Coût unitaire

Grands barrages 739 827 1

Barrages collinaires 110 400 4

Lacs collinaires 53 87.5 1.7

Ouvrages d’épandage 43 80 2

O H d li Ch i I I d i




Eaux des nappes

Nappes phréatiques :

- Surexploitées- Taux de mobilisation > 100%

volume d’exploitation > volume d’alimentation des nappes.

Le volume de réserve est en baisse.

Nappes profondes : Reste un très petit reliquat à mobiliser.

Source : Ministère de l’Agriculture et

des Ressources en Eau (2008)

O H d li Ch it I I t d ti




Répartition géographique et taux des nappes phréatiques

Grande région Nombre des nappes %

Nord 63 29,30Centre 95 44,18

Sud 57 26,51

Tunisie 215 100





Pour notre climat méditerranéen, les besoins en eau par habitant sont :

• besoins domestiques : 30 m3/an

• besoins industriels : 20 m3/an • besoins agricoles : 400 m3/an Total 450 m3 /an

Pour une population de 10 Millions d'habitants, le besoin total est de 4500 Mm3.

Comparé au 4640 Mm3 des ressources, le bilan est excédentaire (+140 Mm3).

Dans un futur proche, la demande sera supérieure aux ressources exploitables.En effet, en plus d’un accroissement annuel moyen de la population de 1.1 %,

deux scénarii sont envisageables pour l’évolution des besoins par habitant :

a.Scénario 1 : Un niveau de vie d'un européen actuel (510 m3/an/habitant pour

une agriculture de pays tempéré) :

Déficit : 10×106 ×510 - 4640×106 = 460×106 m3.b.Scénario 2 : Un niveau de vie d'un européen actuel (1200 m3/an/habitant

pour une agriculture intensive et en tenant compte de l'aridité) :Déficit : 10×106 ×1200 - 4640×106 = 7360×106 m3.

Recourir à l’économie d’eau et aux ressources non conventionnelles.

Bilan Ressources / Demandes en eaux en Tunisie





Projection de la demande et des ressources exploitables





Actions pour augmenter le potentiel du Pays en eaux

1. Recharge induite et alimentation artificielle des nappes

(1000 Lacs collinaires et 200 retenues de montagne 160 Mm3)

2. Réutilisation des eaux traitées ainsi que des eaux de drainage

(300 Mm3/an traités par 106 stations, 150 Mm3 d’eaux de drainage

récupérables des 1500 Mm3 d’eau d’irrigation).

3. Dessalement des eaux saumâtres

Eau de mer 8000 109m3à 40 g/l en moyenne, coût encore très élevé Eau saumâtre, Kerkennah, Hôtels Djerba, Champs pétroliers et zones

Industrielles ( Borma, Skhira , Ghannouche )

4. Vulgarisation des techniques d’économie d’eau. Plusieurs volets:

Socio-Economique: sensibilisation des utilisateurs, diminution des

gaspillages et de pollution Technique: modernisation conduites, amélioration robinetterie, chasses

d’eau, et irrigation économisatrice d’eau.

Législatif: réglementation d’allocation et de concession d’eau, police

des eaux.





Réutilisation des eaux traitées

Tataouine

Kébéli

Medenine

Tozeur

Gabès

Gafsa

Kasserine

Sidi

Bouzid Sfax

Kef Béjà

Jendouba

Bizerte

Kairouan Mahdia

Sousse Zaghouan

Nabeul

106 stations d’épuration (2010) dont

42 stations situées dans les zones côtières

2001 2009 2011 2016

Volume d’eaux épurées

(millions m3)169 238 264 300

Volume d’eaux épuréesréutilisées (millions m3)

42 63 93 180

Taux de réutilisation 25 % 27 % 35 % 60%

Domaines de réutilisation (2009):

Irrigation d’environ 9555 hectares, répartis

comme suit:

• Fourrages et arboriculture : 8100 ha

• Terrains de golf : 1030 ha

•

Espaces verts : 425 ha





Périmètres agricoles




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 21 / 38


Espaces verts

Pépinières




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 22 / 38


Dessalement

Stations de dessalement de la SONEDE

Stations

Capacité

m3/jour

Mise en

service

Eau

brute(g/l)

Conversion

Kerkennah 3300 1983 3.6 75%

Gabès 34000 1995 3.2 74%

Zarzis 15000 1999 6.0 75%

Jerba1 15000 2000 6.0 75%

Jerba2 5000 2009 6.0 75%

Total 72 300

Soit une capacité totale cumulée de 117300 m3/j

Stations dans les secteurs hôtelier et industriel :

Nombre de stations estimé à 70 stations de capacitécumulée de l’ordre de 45000 m3/j.

Source : SONEDE(2008)




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 23 / 38


Sensibilisation des utilisateurs à l’économie de l’eau

Sensibilisation des écoliers: Emplois de

temps, stylos casquettes, tee-shirts, … Spots télévisés et radiophoniques

ciblant toute la population.

Caravanes et transport public de sensibilisation portant des slogans et des illustrations




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 24 / 38


Plans de Gestion et Stratégie pour le Développement desRessources en Eaux en Tunisie

Plans Directeurs des Eaux du Nord et de l’Extrême Nord

Plans Directeurs du Centre et du Sud

Régulation et transfert d’eau

La stratégie de développement des ressources en eau est articulée autour des

quatre axes suivants :

1. Mobilisation de la Totalité des Ressources en eau identifiées

2. Prospection de nouvelles ressources

3. Recherche de ressources non conventionnelles

4. Economie de l’eau




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 25 / 38


M E R

ICHKEUL

MER

2

3 4

14

15 16

1011

9

85

7

6

13

16

1

12

D1 D2

D4 D5

D3

D23

D6

D7

D8 D9D10

D12

D11

D13

D19

D20

D14 D15 D16

D21

D18

D22

D24

D17

1 Ghardimaou2 Bulla Régia3 Sra Ouertane4 B Heurtma V5 B Heurtma VI6 B Heurtma IIb7 B Heurtma IIa8 B Heurtma IV

9 Badrouna10 Testour 11 Lakhmess12 Siliana13 Medjez14 Borj Toumi15 B. Vallée16 B.V. S7 S8

17 Mateur 18 Bizerte19 Cap Serrath20 Sejnane21 Mornag C.B.22 Sahel23 B. en route24 Tunis C.B.

Demandes

1 Nebeur 2 Ben Metir 3 Bou Heurtma4 Kasseb5 Sidi Salem6 Lakhmess7 Siliana8 El Aroussia

9 Joumine10 El Barrak 11 Sejnane12 Mornaguia13 Zouitina14 Zerga15 Kebir 16 El Moula

Barrages

Plan Directeur des Eaux du Nord et de l’Extrême Nord




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 26 / 38

g y q p

L’interconnexion des barrages

Les adductions des eaux du Nord

Les adductions du Grand Tunis

Le canal Medjerda-Cap Bon

Les adduction du Cap Bon,du Sahel et Sfax

Les adductions du Kairounais

Les adductions du Grand Sfax

Les adduction de Jelma / Sbeïtla

Les adductions du Grand Gabès Les adductions du Sud Tunisien

Systèmes de régulation etde transfert d’eau




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 27 / 38

g y q p

L’ eau dans le monde

o L’eau est la substance la plus abondante dans l’environnement naturel.

o L’eau existe en trois états : Liquide

Solide

Vapeur

o L’eau forme les océans, les mers, les lacs, les rivières, les nappes, et la

couverture du sol.

o Eau à l’état solide : Glaces et neige (pôles et régions alpines).o Eau à l’état vapeur : Une certaine quantité d’eau existe dans l’atmosphère.

o L’eau est aussi un composant de divers minéraux de la croûte terrestre.

Le cycle de l’eau est un problème très complexe car l’eau est très

dynamique (mouvement permanent, perpétuel passage d’une phase à l’autre).

Souvent les estimations des quantités d’eau du globe concernent l’hydrosphère:

Eau libre en état liquide, solide ou gazeux existant dans l’atmosphère, à la

surface de la terre et dans la croûte terrestre (2000m).




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 28 / 38

g y q p

Cycle Hydrologique du Globe




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 29 / 38

g y q p

Bilan Annuel des Eaux du Globe (1/2)

Eau douce :

68.7% : Glace et couverture

permanente par la neige

(Antarctique, Arctique,

régions montagneuse)

29.9% : eau souterraine.

0.26% : eau concentrée

dans les lacs, les réservoirs

et dans les rivières

Facilement accessiblepour nos besoins

économique et

absolument vitale pour

les écosystèmes.




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 30 / 38

UNITES OCEANS CONTINENTS

Superficie km² 361 300 000 148 800 000

Precipitation km3/an ( mm/an ) 458 000 ( 1270 ) 119 000 ( 800 )

Evaporation km3/an ( mm/an ) 505 000 ( 1400 ) 72 000 ( 484 )

Ecoulements vers la mer

Cours d’eaux

Souterrains

Total

km3/an

km3/an

km3/an

mm/an

-

-

-

-

44 700

2200

47 000

316

Précipitations continentales < 1/4 Evaporation des océans

39 % reviennent aux océans :

38 % Ruissellement de surface

1 % Ecoulements souterrains

Les 61 % restant sont évaporés des continents.

Il tombe en moyenne 1270 mm/an sur les océans et seulement800 mm/an sur les continents

Bilan Annuel des Eaux du Globe (2/2)

Source: Nations Unies, 1997




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 31 / 38

Retrait mondiale d'eau par secteur 1900-2000




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 32 / 38

Estimation des Quantités des Eaux du Globe

Superficie

(10^6 km²)

Volume

(km3)

% de l’eau totale

du globe

% des eaux

douces

Océans 361.3 1 338 000 000 96.5Eaux Souterraines Douces

Eaux Souterraines Salées

134.8

134.8

10 530 000

12 870 000

0.76

0.93

30.1

-

Humidité du Sol 82.0 16 500 0.0012 0.05

Glaces Polaires 16.0 24 023 500 1.7 68.6

Autres glaces et Neiges 0.3 340 600 1.025 1.0

Lacs Eaux Douces

Lacs Eaux Salées

1.2

0.8

91 000

85 430

0.007

0.006

0.26

-

Maraicages 2.7 11 470 0.0008 0.03Cours d’Eaux 148.8 2 120 0.0002 0.006

Eaux Biologiques 510.0 1 120 0.0001 0.003

Eaux Atmosphériques 510.0 12 900 0.001 0.04

Eaux Totales 510.0 1 385 984 610 100 -

Eaux Douces 148.8 35 029 210 2.5 100

Les océans contiennent 96.5 % des eaux du globe.

Eaux douces : 35 029 210 Milliards de m3

69.6 % sous forme de glaces (dont 68.6 % aux pôles)

30.1 % dans les nappes souterraines.

0.3 % autres sources




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 33 / 38

Distribution des Ressources Mondiales en Eaux

Ressources

Renouvelables

Population Capita

109

m3

106

hab. m3

/anOcéanie 769 21 36619

Amérique Latine 10766 466 23103

Amérique du Nord 5379 287 18742

Europe de l'Est et Asie Centrale 7256 495 14659

Afrique 4184 559 7485

Europe de L'Ouest 1985 383 5183

Asie 9985 3041 3283

MENA* 355 284 1250

Sources: World Development Report, 1995; and World Bank estimates, 1995

La rareté de l'eau :

Moins de 500 m3, considéré comme seuil de pénurie: Jordanie (JO), Libye (LY),

Malte (MT), Territoires palestiniens (WE), Tunisie (TN) De 500 à 1000 m3, considéré comme seuil de tension: Algérie (DZ), Egypte(EG)

De 1000 à 3000 m3, considéré comme ressources suffisantes à l'heure actuelle :

Chypre (CY), Espagne (ES), Liban (LB), Maroc (MO), Syrie (SY)

Au dessus de 3000 m3, considéré comme ressources abondantes : Albanie (AL),

Bosnie (BK), Croatie (HR), France (FR) , Grèce (GR), Italie (IT), Slovénie (SL),

Turquie (TR).




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 34 / 38

Disponibilité et

Utilisation des

Ressources enEaux dans les

Pays du MO et

de l’AN

(MENA)

Sources: World Resources

1992-93; Pacific Institute for

Studies in Development,

Environment and Security;

Stockholm Environment

Institute; and World Bank

estimates, 1990-1995.




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 35 / 38

Différents Types d’Ouvrages Hydrauliques

Ouvrages de retenue (Barrages)

Ouvrages de Prise Ouvrages d’Adduction

Ouvrages Routier

Rappels d’Hydrotechnique

(Hydrologie, Hydraulique, Méca-Sols, Béton)

L’Hydrotechnique est une science appliquée et une branche du géniemécanique appliquée à l’utilisation des ressources en eau pourdifférentes fin économiques et à la limitation des effets désastreux de

l’énergie de l’eau en cas des crues. Pour la conception des ouvrageshydrauliques répondant à ces objectifs (Barrages, Ponts,...),

l’Ingénieur GC doit faire appel à plusieurs disciplines.




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 36 / 38

Hydrologie :

Estimation des volumes d’apports et des débits maximaux, deshydrogrammes, et des sédimentogrammes.

Hydraulique :

Calculs des conditions des écoulements, débits, vitesses, pressions et forces

statiques et dynamiques de l’eau dans et sur les ouvrages. Calculs desécoulements dans les sols des fondations ou des ouvrages en Terre.

Mécanique des Sols :

Etude du comportement mécanique des sols sous l’action et/ou en présence

de l’eau et sous l’action du poids des ouvrages.

Béton :

Dimensionnement des ouvrages en Béton, BA et BP en contact avec l’eau

aussi bien pour les ouvrages de retenue que pour les ouvrages routiers.

Rappels d’Hydrotechnique




ENIT – DGC, M. DJEBBI (2012) 37 / 38

Principales Références

− Bédient and Huber, WC, 1989 :” Applied hydrology”. New York.

− Bernard M. ,1975 : « Aménagements hydrauliques ». Université Laval.

− Bouvard M.,1984 : « Barrages mobiles et ouvrages de dérivation, à partir de rivières

transportant des matériaux solides ». EDF, Eyrolles, France.

− Carlier, M., 1972 : « Hydraulique générale et appliquée ». Ed. Eyrolles.

− Chow V.T, 1983 : « Open-Channel Hydraulics ». McGrow-Hill, 20th printing, Japan.

− Dupont A., 1971: « Hydraulique urbaine ». Ed. Eyrolles.

− EGTH, 1991 : « Economie de l’eau 2000 ». Rapport final. − French, R.H., 1984 : « Open channel hydraulics ». Mac Graw-Hill Company.

− Ginocchio R.,1970 : « Aménagements Hydroélectriques ». Centre de Recherche et

Essais de Chatou, Eyrolles, France.

− Gourey K.,1984 : Calcul Hydraulique des ouvrages d’Art Routiers. Polycopié ENIT.

− Graf W.H. et M.S. Altinakar, 1993 : « Hydraulique Fluviale. Tome 1: Ecoulement

Permanent Uniforme et Non Uniforme ». E.P.F.Lausanne, Vol. 16, Suisse.− Graf W.H. et M.S. Altinakar, 1991: « Hydrodynamique ». Eyrolles. Paris.

− Grishin, M., 1982 : “Hydraulic structures”. Mir Publishers Moscou.

• Hug M., 1975 : « Mécanique des fluides appliquée aux problèmes d’aménagement et

• d’énergétique ». Ed. Eyrolles.




− Jamme, G., 1974 : « Travaux fluviaux ». Collection de la direction des études et

recherches d’électricité de France. Ed. Eyrolles.

− Korpatchov V.,1984 : « Hydraulique des Ouvrages Hydrotechniques ». Cours et

Problèmes. Polycopié ENIT.

− Lousberg E., Thimus J.F., 1985 : « Mécanique des roches ». Parties 1,2,3, FSA-UCL.

− Lousberg E., 1984 : « Mécanique des sols – Stabilité des talus ». FSA-UCL.

− Maglakélidzé V., 1984 : « Ouvrages hydrotechniques ». Polycopié ENIT.

− PNUD/OPE, 1987 : « Ressources en Eau dans les Pays de l’Afrique du Nord – Guide

Maghrebin pour l’Exécution des Etudes et des Travaux de Retenues Collinaire ».

− Rodier J.A., Colombani J., 1981 : « Monographies hydrologiques : le bassin de la

Medjerdah ». ORSTOM-DRES.

− Smith C.D., 1995 : « Hydraulic structure ». University of Saskatchewan, Canada.

− Senturk F., 1994 : “Hydraulics of dams and reservoirs”. Water Resources Publication.

− Van Tuu N., 1981: « Hydraulique routière ». BCEOM. Ministère de la coopération et du

développement. France.

−

Varlet, H., 1966 : « Barrages réservoirs (tome I) ». Hydrologie – Géologie. Paris.− Varlet, H., 1966 : « Barrages réservoirs (tome II) ». Barrage-poids, barrages-voûtes.

− Varlet, H., 1966 : « Barrages réservoirs (tome III) ». Barrages en terre et en

enrochements. Paris.

− Zech Y., 1979 : « Les évacuateurs de crue ». Notes partielles, FSA-UCL.

Chapitre 1 ouvrages hydrauliques

Documents

Transcript of Chapitre 1 ouvrages hydrauliques