MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

D’ANTANANARIVO

MENTION HYDRAULIQUE

PARCOURS HYDRAULIQUE AMENAGEMENT

Présenté par: RAMAMONJISOA Mahery Avotra

Sous les membres du jury :

Président : Monsieur RAKOTO David RAMBININTSOA

Encadreur : Monsieur RANDRIAMAHERISOA Alain

Examinateur : Monsieur RANJATOSON Claude

Examinateur : Monsieur RANDRIANARIVONY Charles

Soutenu le 05 avril 2017

Année universitaire : 2015-2016

i

Remerciements

Au terme de ce travail, je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères

remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, m’ont aidé à l’élaboration de ce mémoire de

licence.

En premier lieu, je rends grâce à Dieu, à qui je dois mon existence et sans qui rien

n’aurait été possible.

Mes plus vifs remerciements s’adressent à mes parents, mon frère pour leur soutien

durant toutes mes d’études.

Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon : Directeur de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo qui nous a permis de poursuivre nos études à l’ESPA ;

Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona : Responsable Pédagogique de la

mention HYDRAULIQUE de nous avoir permis à réaliser et à soutenir cet ouvrage ;

Monsieur RANDRIAMAHERISOA Alain Enseignant Chercheur à l’ESPA pour ses

précieux conseils et son encadrement tout le long de la réalisation de ce mémoire ;

Tous les Enseignants du Département Hydraulique qui nous ont fait bénéficier de leurs

connaissances et expériences.

ii

SOMMAIRE

Remerciement

SOMMAIRE

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

INTRODUCTION

Partie I : Notion d’hydrologie

1 La précipitation :

2 Bassin versant :

Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE

3 Définition :

4 Description du laminage artificiel :

5 Méthodologie :

6 Application :

Partie III : EVACUATEUR DE CRUE

7 Définition :

8 Type d’évacuateur de crue :

CONCLUSION

Références

Table des matières

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LISTE DES FIGURES

Figure 1-1: Cycle de l'eau ........................................................................................................... 3

Figure 1-2: Pluviomètre ............................................................................................................. 4

Figure 1-3: pluviographe à siphon de richard et pluviographe mécanique R 208 ..................... 5

Figure 1-4: Méthode de Thiessen ............................................................................................... 6

Figure 1-5: Réseau d'isohyètes sur un bassin versant ................................................................ 7

Figure 2-1: Bassin versant topographique .................................................................................. 8

Figure 2-2: Bassin versant hydrogéologique .............................................................................. 9

Figure 2-3: Hydrogramme ........................................................................................................ 11

Figure 3-1: Laminage de crue .................................................................................................. 13

Figure 5-1: Evacuation à surface libre par déversoir ............................................................... 17

Figure 5-2: Evacuation par le fond ........................................................................................... 17

Figure 5-3: Graphique présentant le principe de l'épure de Blackmore ................................... 20

Figure 6-1: Courbe caractéristique ........................................................................................... 22

Figure 6-2 : Hydrogramme d’entré et hydrogramme laminé ................................................... 24

Figure 8-1: Principe de fonctionnement des barrages souples ................................................. 32

Figure 8-2: principe d'un déversoir vanné à clapet .................................................................. 32

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 5-1: Donnant la valeur de la courbe caractéristique par rapport à h ........................... 19

Tableau 5-2: Donnant la valeur de O ....................................................................................... 19

Tableau 6-1: Valeur de la courbe caractéristique par rapport à H............................................ 22

Tableau 6-2: valeur de O .......................................................................................................... 23

1

INTRODUCTION

La construction d’un barrage est pour l’homme une solution qui date de très longtemps pour

maitriser l’eau venant des bassins versant qui est une source d’énergie et d’alimentation. C’est un ouvrage

artificiel de mobilisation d’une ressource en eau de surface, en d’autre termes un ouvrage barrant un cours

d’eau qui a pour objet de relever le plan d’eau, d’accumuler ou de dériver l’eau d’une rivière. Ces eaux

doivent être restitué aux rivières et pour la stabilité des barrages. Ils doivent comporter un organe dit

évacuateur de crue qui permet le transit des crues à travers le barrage en contrôlant les côtes maximales

atteintes de manière à ce qu’elles restent inférieures au cote assurant la stabilité du barrage.

Ce sont des ouvrages annexes qui a une place importante dans les barrages non seulement pour la sécurité

du barrage qui peut être détruit et causerait des dégâts important dans l’environnement si les évacuateurs

de crue sont mal dimensionnés. Mais aussi dans l’évaluation économique d’un projet de barrage. Ainsi

nous accorderont plus de détails à l’évacuateur de crue.

Pour bien cerner l’étude, nous proposeront en première partie d’acquérir une notion d’hydrologie. En

deuxième partie, nous allons étudier le laminage des crues dans les barrages et en troisième nous allons

voir les évacuateurs de crue

2

Partie I : Notion d’hydrologie

L’hydrologie est la science qui traite de l’eau au-dessus, sur et sous la surface de la terre,

sa nature et ses diverses propriétés. C’est aussi la base de tout projet hydraulique et cela dans

tout le domaine que ce soit dans l’aménagement hydroélectrique, l’aménagement

hydroagricole, l’assainissement. En raison de cela, la notion est d’hydrologie est importante.

1 La précipitation :

1.1 Cycle de l’eau :

Premièrement l’eau est une substance minérale composée de 2 atomes d’hydrogènes et d’un

atome d’oxygène de formule et poids moléculaires respectivement 𝐻2𝑂 et18, électriquement

neutre mais un solvant par sa bipolarité, chimiquement amphotère. Elle est abiotique mais un

habitat pour les êtres vivants mais aussi un substrat.

Deuxièmement l’eau existe en trois phases dans la nature tel qu’en solide comme les glaciers ;

en liquide comme les cours d’eau ; en gaz comme les vapeurs d’eau.

L’eau évolue dans un cycle fermé et s’effectue dans les compartiments suivants qui sont des

réservoirs d’eau :

ATMOSPHERE

0,017 millions 𝑘𝑚3

OCEAN

1338 millions𝑘𝑚3

CONTINENT

47,96 millions 𝑘𝑚3

3

Figure 1-1: Cycle de l'eau

A partir de l’atmosphère, l’eau se précipite sur le continent en s’infiltrant dans le sol dont

certains vont former une nappe phréatique, d’autres vont rejoindre l’océan en ruisselant sur

cette dernière qui peut être un écoulement hypodermique ou à surface. Avant d’arriver jusqu’ à

l’océan l’eau qui ruisselle peut être stocké dans des stockages superficiels ou capter par la flore.

L’eau va être restituée à l’atmosphère par la condensation des vapeurs d’eau formant ainsi les

nuages après l’évapotranspiration des végétaux et l’évaporation des océans sous l’effet de la

chaleur.

1.2 Formation, appareils de mesure, traitement des données pluviométriques :

1.2.1 Formation simple :

C’est l’ensemble des eaux météoriques tombant de l’atmosphère sur la surface de la terre selon

les trois phases, qui peut être liquide sous forme de pluie ; solide sous forme de neige, grêle,

grêlon, glace ; gaz sous forme de brouillard épais de vapeur d’eau, En d’autres termes tout

forme d’objet de l’atmosphère tombant sur la terre.

Elle se forme de l’atmosphère par la condensation des particules de vapeur d’eau pour atteindre

un poids suffisant, qui est balayé par d’autres gouttelettes, pour tomber.

4

D’après TOR BERGERON FINDERSEN

La condensation se fait au niveau de faible pression de vapeur qui doit exister dans

l’atmosphère.

1.2.2 Appareils de mesure :

La précipitation peut être mesurée en équivalent de hauteur d’eau avec des appareils de mesure

ponctuelle ou continue qui sont respectivement les pluviomètres et les pluviographes.

1.2.2.1 Pluviomètre :

Le pluviomètre est un appareil très simple qui comporte une surface réceptrice limitée par

une collerette cylindrique. L’eau traversant cette surface est dirigée par un entonnoir vers

un seau récepteur. Si pendant un intervalle de temps Δt, le volume tombé à travers la

surface réceptrice S est V, la hauteur tombée est H∆t = V/S. En pratique, le pluviomètre est

associé à une éprouvette gradué adéquate qui permet la lecture directe de Δt, il est relevé

périodiquement à la même heure.

Figure 1-2: Pluviomètre

1.2.2.2 Pluviographe :

Les pluviographes sont des appareils de mesure destinés à l'enregistrement de la hauteur de

pluie cumulée en fonction du temps, qui sont le pluviographe à siphon de Richard et le

pluviographe mécanique R208 à auget basculeur.

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Les pluviographes à siphon de richard sont munis d’un entonnoir qui alimente un réservoir se

vidant par siphonage. A l’intérieur du réservoir se trouve un flotteur raccordé à un guide munie

de stylet qui enregistre périodiquement la hauteur de pluie sur le pluviogramme.

Les pluviographes mécanique R208 ont la même partie captant que les pluviomètres mais ils

sont munis de deux augets basculeurs réceptrices, dont l’un se remplisse jusqu’à la déviation

du centre de gravité provoquant la vidange et le remplissage de l’autre. Les augets actionnent

des engrenages reliés à une aiguille enregistrant la hauteur de pluie sur le cylindre enregistreur.

Figure 1-3: pluviographe à siphon de richard et pluviographe mécanique R 208

1.2.3 Traitement des données pluviométriques :

Les données pluviométriques sont représentées graphiquement en histogramme où la pluie

(mm) est fonction du temps ou en hyetogramme qui est la représentation de l’intensité de la

pluie en fonction du temps. L’autre représentation est en catalogue où les données figurent dans

un tableau.

L’intensité de la pluie : est la hauteur de la pluie par unité de temps.

1.3 Répartition spatiale de la pluie :

La connaissance de la valeur des pluies moyenne sur un certain domaine du Bassin Versant est

importante dans l’étude. Il y a plusieurs méthodes pour cela telle que :

6

1.3.1 Le polygone de Thiessen :

Cette méthode consiste à déterminer le polygone géographiquement le plus proche de chaque

station, le polygone étant la surface considérée pour la pluie dans cette station, par la médiatrice

des triangles reliant les stations.

Figure 1-4: Méthode de Thiessen

�̅� = 1

𝑆𝑡 ∑ 𝑃𝑖 . 𝑆𝑖

𝑛𝑖=1

Avec :

�̅� est la hauteur moyenne des précipitations

𝑃𝑖 est la hauteur de précipitation dans la station i

𝑆𝑖 est la superficie du polygone i

𝑆𝑡 est la superficie totale du zone d’etude

𝑛 est le nombre de station

1.3.2 La courbe isohyète :

Cette méthode consiste à tracer la courbe d’égale pluie sur le bassin versant étudié.

7

Figure 1-5: Réseau d'isohyètes sur un bassin versant

�̅� =∑ 𝐴𝑖 . 𝑃𝑖

𝑛𝑖=1

𝐴

Avec :

�̅� est la hauteur moyenne des précipitations

𝐴𝑖 est la superficie comprise entre les courbes isohyètes i et i+1

𝐴 est la superficie totale du bassin versant

𝑃𝑖 =ℎ𝑖+ℎ𝑖+1

2 Où ℎ𝑖 est la hauteur des précipitations de l’isohyète i et ℎ𝑖+1 celle de i+1.

2 Bassin versant :

La notion d’un bassin versant est une nécessité puisqu’ elle influence beaucoup de paramètre

tel que le débit sur les cours d’eau et d’autres encore.

2.1 Définition :

Le bassin versant est la combinaison de deux mots :

Bassin : qui veut dire réservoir ou récipient qui peut contenir un fluide

Versant : nom qui veut dire une pente, incliné

Alors étymologiquement, bassin veut dire récepteur incliné.

8

Le bassin versant en une section d’un cours d’eau est défini comme la surface topographique

drainée par ce cours d’eau et ses affluents en amont de la section. Telle que tout écoulement

prenant naissance à l’intérieur de cette surface doit traverser la section considérée, appelée

exutoire, pour poursuivre son trajet en aval.

Son rôle est de recueillir les pluies tombées et de les transformer en écoulement en exutoire qui

dépend de la caractéristique du bassin versant et des conditions climatologiques régnant sur ce

bassin versant.

2.2 Types et caractéristique d’un bassin versant :

On peut classer le bassin versant en deux types qui sont :

2.2.1 Types de bassin versant :

2.2.1.1 Bassin versant topographique :

Dans le cas où le sous-sol est imperméable alors l’écoulement de l’eau ne sera déterminé que

par la ligne de crêtes qui est une ligne entre deux courbes de niveau décroissant et la ligne de la

plus grande pente.

Figure 2-1: Bassin versant topographique

2.2.1.2 Bassin versant hydrogéologique ou réel :

Dans le cas où le sous-sol est perméable, donc il est délimité par le substratum imperméable où

l’écoulement sur ce dernier se dirige vers l’exutoire.

9

Figure 2-2: Bassin versant hydrogéologique

2.2.2 Caractéristique d’un bassin versant :

2.2.2.1 Surface :

La surface d’un bassin versant est la portion du plan délimité par son contour ou périmètre. Sa

mesure peut se faire soit à l’aide d’une planimétrie, soit par la méthode des petits carrés, soit

par l’utilisation d’un logiciel SIG (Système d’Information Géographique). Plus la surface est

grande, plus le volume d’eau retenue est important, plus l’écoulement est important.

2.2.2.2 Forme :

Tout comme la surface, la forme a une influence globale sur l’écoulement et sur

l’hydrogramme.

Indice de compacité de Gravelius :

C’est un indice noté 𝐾𝑐 qui permet de caractériser la forme du bassin versant. Elle est définie

comme le rapport du périmètre du bassin au périmètre du cercle ayant même surface :

𝑲𝒄 =𝑷

𝟐√𝝅. 𝑺= (𝟎. 𝟐𝟖)

𝑷

√𝑺

Où :

P est le périmètre du bassin versant en 𝐾𝑚

10

S est la surface du bassin versant en 𝐾𝑚2

Plus la valeur de 𝐾𝑔 approche de 1, plus la forme du bassin versant sera arrondie ;

Hydrologiquement, cela signifie que le débit de pointe de crue sera plus important du fait du

temps de concentration plus courte. Par contre si 𝐾𝑔 est largement supérieur à 1, le bassin

versant sera plus allongé donc le débit de pointe sera plus faible.

Le bassin peut avoir aussi une forme ramifiée

2.2.2.3 Pente d’un bassin versant :

La pente a aussi une influence non négligeable sur le bassin versant, plus la pente est forte plus

la vitesse d’écoulement est rapide et le temps de concentration des eaux plus faible. D’où le

débit de pointe de crue plus important. La pente se calcule de deux manières

Selon la formule de Louis DURET, à partir des altitudes maximales et minimales :

𝐼 =0.95(𝑍𝑚𝑎𝑥−𝑍𝑚𝑖𝑛)

𝐿𝑟𝑒𝑞

Où :

𝐼 est la pente moyenne du bassin versant [m/km]

𝑍𝑚𝑎𝑥 est l’altitude maximale ou côte du point culminant du bassin versant [m]

𝑍𝑚𝑖𝑛 est l’altitude au niveau de l’exutoire [m]

𝐿𝑟𝑒𝑞 est la longueur du rectangle équivalent [km] qui consiste à transformer géométriquement

le bassin en un rectangle de même périmètre et de même surface. Elle permet de comparer

géométriquement entre eux l’influence des bassins versant sur un écoulement.

A partir de la courbe hypsométrique qui est la représentation de la surface du

bassin versant, en pourcentage, en fonction de l’altitude :

𝐼 =|𝑍5% − 𝑍95%|

𝐿𝑟𝑒𝑞

Où :

|𝑍5% − 𝑍95%| Est la différence des altitudes respectivement à 5% et 95% de la surface du

bassin versant.

Il existe encore des caractéristiques important qui peut influencer l’écoulement dans un bassin

versant tel que la couverture végétale et la perméabilité du sol ; Plus le sol est couvert de

végétale et perméable, plus le volume écoulé est moins important.

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2.3 Hydrogramme de crue :

2.3.1 Définition :

L’hydrogramme de crue est un graphique représentant l’évolution du débit instantanée en

fonction du temps.

2.3.2 Allure générale :

A la suite d’un évènement pluvieux, toute cours d’eau a sa propre réponse mais on peut le

généraliser puisqu’elle dépend du principe fondamental du fonctionnement d’un bassin versant

Figure 2-3: Hydrogramme

Temps de montée T𝑀 : est le temps écoulé entre les points B et C qui délimitent la

courbe de concentration.

Temps de base T𝐵 : est le temps écoulé entre les points B et D ; il représente la durée

de ruissellement de surface

12

Temps de réponse Lag est le temps écoulé entre F et C, F représentant le centroïde de

l’hyetogramme.

Débit de pointe 𝑄𝑃 est le débit maximal atteint en période de crue, c’est le débit qui est

normalement utilisé dans la conception des ouvrages hydrauliques

13

Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE

On a intérêt à évaluer l’effet de laminage du fait qu’il puisse réduire économiquement le

coût des infrastructures et garantir leur sécurité, en effet l’ouvrage peut être endommagé. Elle

peut aussi diminuer le risque d’inondation.

3 Définition :

3.1 Définition d’une crue :

En générale, la crue est définie par l’augmentation brusque du débit d’un cours d’eau suite à

des violentes précipitations, brèves et intense typiquement des orages ou sur de longue durée

dues à des cyclones. Elle peut être aussi formée à partir des fontes des neiges. Elle peut être

dévastatrice à cause des matériaux solides qu’elle peut charrier.

3.2 Définition du laminage de crue :

Le laminage d’une crue est la réduction du débit de pointe de son hydrogramme par des moyens

naturels ou artificiels. Le laminage naturel à lieu le long du tronçon de rivière par la force de

frottement du fond du canal et des berges. Celle du laminage artificiel se fait à l’aide d’un

réservoir.

Figure 3-1: Laminage de crue

14

4 Description du laminage artificiel :

4.1 Contexte :

Le laminage artificiel s’opère à travers un réservoir construit par l’homme, elle s’applique

aussi bien dans le milieu rural qu’urbaine. L’urbanisation modifie la nature des écoulements

par l’augmentation des surfaces imperméables. Les débits et les volumes de ruissèlement

augmentent en raison des constructions et des pavages des voies induisant le risque important

d’une inondation.

De plus, les eaux de ruissèlement sont de plus en plus chargées de polluants qui ont des

effets instantanés ou différé sur le milieu récepteur (lacs, fleuves, ...). Certains polluants comme,

les matières en suspension et les coliformes peuvent produire un effet choc sur la vie piscicole

durant les heures qui suivent les orages. D’autres comme les métaux lourds et les nutriments

peuvent s’accumuler et causer un effet différé durant les mois et les années qui suivent l’orage.

Une des voies pour réduire l’inondation et l’impact des pollutions sur le milieu récepteur est

l’installation d’un bassin de stockage pour la rétention d’eau. Ces bassins doivent être conçus

de manière à produire un débit et une concentration de polluants acceptable en aval.

4.2 Mécanisme du laminage :

Le laminage de crue à travers un réservoir est dû à la restriction qui limite le débit de

sortie de l’évacuateur s’opérant par le fond, à travers une vanne ou un orifice. Il correspond

stockage temporaire dans la retenue d’un volume d’eau dans la tranche entre le niveau normal

et les niveaux des plus hautes eaux.

- dans un premier temps, l’augmentation de l'épaisseur d'eau au-dessus du seuil du

déversoir provoque un stockage temporaire dans la retenue d’un volume d’eau dans la tranche

entre le niveau normal et les niveaux des plus hautes eaux ;

- dans un deuxième temps, ce volume supplémentaire d'eau retenue est déstocké

progressivement.

L’hydrogramme de crue sortant à l’évacuateur est de ce fait plus aplati que l’hydrogramme

entrant dans la retenue. Cela à cause de divers phénomènes comme l’évaporation dans la

retenue d’eau et l’infiltration.

15

4.2.1 Equations de saint venant :

On définit les équations de saint venant par le système suivant :

𝜕ℎ

𝜕𝑡+

𝜕(ℎ𝑢)

𝜕𝑥+

𝜕ℎ𝑣

𝜕𝑦= 0

𝜕ℎ𝑢

𝜕𝑡+

𝜕(ℎ𝑢2)

𝜕𝑥+

𝜕(ℎ𝑢𝑣)

𝜕𝑦= −ℎ𝑔

𝜕𝜂

𝜕𝑥−

𝑇𝑥

𝜌+ 𝐹𝑥

𝜕(ℎ𝑣)

𝜕𝑡+

𝜕(ℎ𝑢𝑣)

𝜕𝑥+

𝜕(ℎ𝑣2)

𝜕𝑦= − ℎ𝑔

𝜕𝜂

𝜕𝑦−

𝑇𝑦

𝜌+ 𝐹𝑦

Où 𝑢 et 𝑣 sont des vitesses moyennes dans le plan horizontal. On définit z = 𝑓(𝑥, 𝑦) comme

étant le fond de la rivière et z = 𝜂(𝑥, 𝑦, 𝑡) la côte de la surface libre. La hauteur du plan d’eau

est ℎ(𝑥, 𝑦, 𝑡) = 𝑓(𝑥, 𝑦) − 𝜂(𝑥, 𝑦, 𝑡). 𝑇𝑥 et 𝑇𝑦 sont des contraintes de frottement au fond, 𝐹𝑥 et

𝐹𝑦 sont des forces comme l’accélération de Coriolis ou une force d’entrainement due au vent.

Il existe plusieurs formes légèrement différentes suivant que l’on est sous forme conservative

ou non, ou que l’on tienne ou non compte de la largeur du canal.

4.2.2 Equation de continuité d’un fluide incompressible :

L’équation de continuité traduit le principe selon lequel la matière ne peut disparaître ni être

créer. Pour un fluide incompressible, l’équation exprime le taux de variation de volume qui est

égale à la différence entre le débit volumique entrant et le débit volumique sortant

𝛿(𝑠)

𝛿𝑡= 𝑄𝐸 − 𝑄𝑆

Où 𝑄𝐸 et 𝑄𝑆 expriment le débit entrant et le débit sortant.

Cette équation peut être réécrite comme suit

𝑑𝑆

𝑑𝑡= 𝐼 − 𝑂

Où

I (input ou inflow) désigne le débit d’entrée 𝑄𝐸

O (output ou outflow) désigne le débit de sortie 𝑄𝑆

16

S désigne l’emmagasinement d’eau dans le tronçon

5 Méthodologie :

5.1 Volume stocké :

La formule pour calculer le volume stocké d’un réservoir de section A et de profondeur h

donnée est

S = Ah

5.2 Débit de sortie :

Il y a plusieurs types d’évacuateur d’eau des réservoirs mais on peut les classer dans l’un des

deux suivants :

5.2.1 Evacuation à surface libre par un déversoir :

En générale le débit de sortie se calcule par la relation

Q = CBH3/2 = 𝐶𝐵(ℎ − 𝑧)3/2

Où C’est une constante qui tient compte de la forme du déversoir,

B est la largeur de déversoir,

H est la charge au-dessus de la crête z en avant du déversoir,

h est la profondeur d’eau en amont du déversoir.

17

Figure 5-1: Evacuation à surface libre par déversoir

5.2.2 Evacuation par le fond à travers une vanne ou un orifice :

Le débit se calcule par la relation

𝑄 = 𝑚𝐴√2𝑔ℎ

Où m est une constante de débit,

A est la section d’écoulement,

h est la hauteur d’eau à partir du centre de la section d’écoulement jusqu’à la surface libre

Figure 5-2: Evacuation par le fond

5.3 Méthode de détermination du laminage de crue :

Il existe plusieurs méthodes pour déterminer le laminage des crues mais on va voir la méthode

numérique et la méthode graphique dit épure de blackmore.

18

5.3.1 Méthode numérique :

Apres intégration entre deux instants 𝑡1 et 𝑡2 assez rapprochez, l’équation de continuité s’écrit

𝛥𝑆 = 𝑆2 − 𝑆1 = ∫ 𝐼𝑑𝑡 − ∫ 𝑂𝑑𝑡𝑡2

𝑡1

𝑡2

𝑡1

Pour un intervalle de temps Δt = 𝑡2 − 𝑡1, on peut écrire :

𝑆2 − 𝑆1 = (𝐼1+𝐼2

2−

𝑂1+𝑂2

2) . 𝛥𝑡 (1)

Pour traduire le bilan d’eau, cette équation (1) peut être réécrite :

[2𝑆2

∆𝑡+ 𝑂2] = [𝐼1 + 𝐼2 +

2𝑆1

∆𝑡+ 𝑂1 − 2𝑂1]

Cette équation permet de résoudre partiellement le problème car elle permet de calculer la

quantité à gauche [2𝑆2

∆𝑡+ 𝑂2] qui est inconnue à partir de la quantité connue à droite.

𝑆1 et 𝑂1 sont connues car ils constituent les conditions initiales qui prévalent le début de la

crue. Elles sont ensuite calculées par récursivité. L’hydrogramme de crue à l’entrée du réservoir

doit supposer être connue à tous les instants ainsi 𝐼1 et 𝐼2 sont connus.

A partir du terme[2𝑆2

∆𝑡+ 𝑂2], le débit de sortie 𝑂2 peut être déterminé graphiquement à l’aide

de la courbe caractéristique2𝑆

∆𝑡+ 𝑂 = 𝑓(𝑂). Cette courbe caractéristique est indépendant de

l’hydrogramme d’entrée mais elle dépend de chaque réservoir c’est-à-dire de ces

caractéristiques géométriques et de sa structure d’évacuation.

On peut établir la courbe caractéristique en se donnant des valeurs de h couvrir adéquatement

les plages de variation en période de crue ainsi on construit le tableau :

19

ℎ1 𝑆1 𝑂1 [2𝑆1

∆𝑡+ 𝑂1],

ℎ2 𝑆2 𝑂2 [2𝑆2

∆𝑡+ 𝑂2],

… … … …

ℎ𝑛 𝑆𝑛 𝑂𝑛 [2𝑆𝑛

∆𝑡+ 𝑂𝑛],

Tableau 5-1: Donnant la valeur de la courbe caractéristique par rapport à h

On établit ainsi l’hydrogramme laminé à l’aide du tableau suivant :

Temps

(heures)

Débit

d’entrée I

(𝑚3

𝑠)

𝐼1 + 𝐼2

(𝑚3

𝑠)

2𝑆

∆𝑡+ 𝑂 (

𝑚3

𝑠)

2𝑆1

∆𝑡+ 𝑂1

− 2𝑂1

(𝑚3

𝑠)

Débit de

sortie O (𝑚3

𝑠)

Tableau 5-2: Donnant la valeur de O

Où le temps est compris entre 𝑇0 et 𝑇𝑛

𝑇0 Désigne le début du temps de base de l’hydrogramme d’entrée dans la retenue,

𝑇𝑛 Désigne la fin du temps de base de l’hydrogramme laminé.

5.3.2 Epure de blackmore :

La méthode de blackmore consiste à une résolution graphique de l’équation

𝐴∆𝑍 = 𝑄𝑛+1/2∆𝑡 −𝑞𝑛 + 𝑞𝑛+1

2 ∆𝑡

A est la surface dans la retenue pour la cote 𝑧𝑛+𝑧𝑛+1

2 la variation de A(Z) étant supposée linéaire

dans l’intervalle Δt.

On porte sur un graphique la courbe Q(t) représentant l’hydrogramme de crue et la courbe q(Z)

représentant la loi de débit de l’évacuateur.

L’abscisse commune est graduée en débits (pour Q et q). Un axe d’ordonnées est gradué en

cotes pour la courbe q(Z), un autre est gradué en temps pour la courbe Q(t). Les échelles peuvent

être absolument quelconques.

20

Supposons maintenant que l’on se place à un instant n auquel la cote 𝑍𝑛est et le débit des

apports 𝑄𝑛. La courbe q(Z) donne pour la hauteur Zn un certain débit 𝑞𝑛 de l’évacuateur. Le

point de fonctionnement correspondant est situé en a sur la courbe q(Z).

On repère par ailleurs, sur l’échelle des temps, l’instant n+1/2, compris entre n et n+1, qui

donne d’après la courbe Q(t) un débit Qn+1/2, figuré par le point k sur la courbe Q(t). Menons

par k une parallèle à l’axe des Z, que nous appellerons droite 𝑄𝑛+1/2, et par a une parallèle à

l’axe des Q, que nous appellerons droite 𝑍𝑛. La droite Zn coupe la droite 𝑄𝑛+1/2 au point b.

Par a menons une droite de pente 𝛥𝑡

2𝐴 qui coupe la droite Qn+1/2 en c. A partir du point c,

traçons la réfléchie par rapport à la droite Qn+1/2 de [ac], qui coupe la courbe q(Z) au point e.

Repartant du point e, traçons la parallèle à Q qui coupe la droite 𝑄𝑛+1/2 en d. De e on mène

une droite de pente 𝛥𝑡

2𝐴 qui coupe la droite Q (n+1) +1/2 et ainsi de suite.

Figure 5-3: Graphique présentant le principe de l'épure de Blackmore

21

6 Application :

6.1 Données : source Bennis S. Hydraulique et Hydrologie

Un réservoir dont la forme peut être assimilée à une section droite, a une superficie égale à 2 𝐾𝑚2. Le

débit qui passe par-dessus son déversoir suit la loi 𝑄 = 4.8 𝐻3/2

L’hydrogramme d’entrer est la suivante :

6.2 Détermination de l’hydrogramme laminé :

La méthode qu’on va utiliser est la méthode numérique.

Détermination du graphique 2𝑆

∆𝑡+ 𝑂 = 𝑓(𝑂) :

La valeur maximale du débit d’entrer 340 𝑚3/𝑠 nous donne la plage à couvrir avec la variable h, soit

H = 17,11 m. Voici le résultat obtenu avec les valeurs de H choisis arbitrairement :

H S O 2𝑆

∆𝑡+ 𝑂

0 0 0 0

2,5 5 18.97

250,451481

5 10 53.66 516,622963

7.5 15 98.59 793,034444

10 20 151.7 1077,62593

12.5 25 212.13 1369,53741

15 30 278.85 1667,73889

Jour 1 2 3 4 5 6 7

Heure 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12

Q

(𝑚3

𝑠)

20 40 90 200 300 340 290 210 140 85 50 40 30 20

22

16 32 307.2 1788,68148

17 34 336.44 1910,51407

Tableau 6-1: Valeur de la courbe caractéristique par rapport à H

Figure 6-1: Courbe caractéristique

Ce graphe nous permet d’obtenir la valeur de 𝑂2 sachant ( 2𝑆

∆𝑡+ 𝑂 )2 qu’on calcul à l’aide de

l’équation (2).

Etablissement de l’hydrogramme laminé :

On établit le tableau suivant :

018,97

53,66

98,59

151,7

212,13

278,85

307,2

336,44

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 500 1000 1500 2000 2500

O(m

3/s

)

(2S/∆t)+O (m3/s)

23

Temps

(Heures)

Débit d’entrée I

(𝑚3

𝑠)

𝐼1

+ 𝐼2

(𝑚3

𝑠)

2𝑆

∆𝑡+ 𝑂

(𝑚3

𝑠)

2𝑆1

∆𝑡+ 𝑂1

− 2𝑂1

(𝑚3

𝑠)

Débit de sortie O

(𝑚3

𝑠)

0 20 239,755595 219,755595 20

12 40 60 270,098314 230,098314 21,5

24 90 130 385,98104 295,98104 32

36 200 290 656,637448 456,637448 64

48 300 500 1000,11127 700,111274 128,5

60 340 640 1412,73176 1072,73176 263

72 290 630 1416,51405 1126,51405 286

84 210 500 1296,9706 1086,9706 269

96 140 350 1128,97696 988,976964 229

108 85 225 945,200743 860,200743 181

120 50 135 774,547192 724,547192 136

132 40 90 648,366056 608,366056 102

144 30 70 546,034709 516,034709 78

156 20 50 458,711734 438,711734 60

168 20 40 391,754023 371,754023 46

180 20 40 349,793868 329,793868 38

192 20 40 315,98104 295,98104 32

204 20 40 292,045723 272,045723 28

216 20 40 279,582101 259,582101 26

228 20 40 260,168544 240,168544 23

240 20 40 253,484098 233,484098 22

252 20 40 246,682287 226,682287 21

264 20 40 239,755595 219,755595 20

Tableau 6-2: valeur de O

24

Figure 6-2 : Hydrogramme d’entré et hydrogramme laminé

On établit ainsi l’hydrogramme laminé dont le débit de pointe est de 286 𝑚3/𝑠.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

0 50 100 150 200 250 300

Déb

it e

n m

3/s

Temps en heures

Laminage de crue

Hydrogramme d'entrer Hydrogramme Laminé

25

Partie III : EVACUATEUR DE CRUE

Les évacuateurs de crue sont des ouvrages important pour la sécurité du barrage que pour

les usagers et la population environnent. Ces ouvrages fait partie intégrante dans le calcul

économique du coût des barrages ainsi son étude est très important.

7 Définition :

Les évacuateurs de crue sont des ouvrages annexes du barrage qui sont des dispositifs de

sécurité placés au centre ou au prolongement de l’axe du barrage pour assurer convenablement

l'évacuation des trop-pleins, c’est-à-dire à éviter la submersion de l’ouvrage lors d’une crue, et

leur restitution adéquate dans le thalweg en aval. En d’autres termes, C’est un ouvrage qui

consiste à la mise en vitesse de l’eau depuis l’amené de cette dernière de la retenue jusqu’ à son

pied en aval, à la dissipation de l’énergie acquise dans le coursier avant de rejoindre le lit de la

rivière.

8 Type d’évacuateur de crue :

Il y a de nombreux types d’évacuateur de crue selon leur mode de fonctionnement mais on peut

les classer en deux sortes :

Les évacuateurs de surface

Les évacuateurs en charge

Les évacuateurs vannés

8.1 Les évacuateurs de surface :

Les évacuateurs de surface sont en générale constitués :

D’un déversoir

D’un chenal et d’un coursier

D’un ouvrage dissipateur d’énergie

26

8.1.1 Déversoir :

Le déversoir est constitué d’une paroi mince ou épaisse disposé verticalement et munie d’une

ouverture sur sa partie supérieure. Ces ouvertures peuvent être en générale rectangulaire,

triangulaire ou trapézoïdale mais peuvent avoir d’autres formes. C’est un dispositif permettant

de mesurer et contrôler les débits s’écoulant au-dessus mais avant tout Il permet d’évacuer le

surplus de débit. En outre, le barrage-déversoir permet la gestion des eaux et du laminage de

crues.

Le déversoir peut être classifié en deux types

Déversoir de seuil à crête mince

Déversoir de seuil à crête épaisse

Si C < 𝐻1

2 , alors le seuil est à crête mince

Si C < 2𝐻1

2 , alors le seuil est à crête épaisse

Où C : épaisseur de la crête du seuil (m)

𝐻1 : Charge amont au-dessus du seuil telle que :

8.1.1.1 Seuil à crête mince :

Le déversoir est à seuil de crête mince si celle-ci a une arête de faible épaisseur entre 1 à 2

millimètres.

o Formule générale du débit en écoulement dénoyé :

Un écoulement est dit dénoyé si l’écoulement est en régime fluviale à l’amont du seuil et passe

en régime turbulent au droit de l’ouvrage et se raccorde à l’écoulement fluvial en aval

Q=µ𝐶𝑣L(ℎ1)3/2√2𝑔

Où :

µ : Coefficient de débit (sans dimension)

Selon Rehbock µ = 0,4023 (1 +0,135ℎ1

𝑝) (1 +

0.,0011

ℎ1)

32⁄

la valeur moyenne est de 0,42

𝐶𝑣 : Coefficient de vitesse d’approche du déversoir : 𝐶𝑣 = (𝐻1

ℎ1)

𝑢

telle que

u = 1 pour un déversoir proportionnel,

u = 1,5 pour un déversoir rectangulaire,

27

u = 2 pour un déversoir parabolique,

u = 2,5 pour un déversoir triangulaire

𝐻1 : Charge amont au-dessus du seuil

L : largeur d’écoulement sur le seuil (m)

ℎ1 : Hauteur d’eau amont au-dessus du seuil (m)

g : accélération due à la gravité généralement égale à 9.81 (m/𝑠−2)

Q : débit écoulé (𝑚3/s)

o Formule générale du débit en écoulement noyé :

Un écoulement est dit noyé si l’écoulement est toujours en régime fluviale de l’amont à l’aval

même au passage du seuil.

Q=µ1𝐶𝑣L(ℎ1)3/2√2𝑔

Avec :

µ1=K µ telle que K coefficient rapport de h2/h1

Où ℎ2 : hauteur d’eau aval par rapport au seuil (m) (au-dessus ou au-dessous de la crête du seuil)

8.1.1.2 Seuil à crête épaisse :

Un déversoir est dit à seuil épais lorsque la surélévation de la crête s’étale sur une assez grande

distance W pour obtenir une surface libre et horizontale parallèle au seuil. Pratiquement le

déversoir est à seuil épais si W > 3 ℎ1

o Formule générale de débit en écoulement dénoyé :

Q=µ1𝐶𝑣L3

2(ℎ1)3/2√

2𝑔

3

o Formule générale de débit en écoulement noyé:

Q = K* 𝑄𝑑é𝑛𝑜𝑦é

Où K est un coefficient réducteur qui dépend du type de déversoir.

28

8.1.2 Chenal :

Le chenal fait directement suite au déversoir, dans le cas d'un évacuateur de surface. Sa pente

est faible pour que le régime y soit fluvial. En général, le chenal est de section rectangulaire

qui est la disposition hydraulique la plus intéressante après un déversoir. Sa longueur est

rarement importante car il sert uniquement à passer le sommet du barrage avant d'aboutir au

coursier en aval. Mais si le chenal est trop court, le régime n'y est pas généralement uniforme.

A l'extrémité du chenal, là où s'amorce le coursier, on établit au niveau du changement de pente

un léger rétrécissement en convergent pour bien marquer le passage en écoulement torrentiel.

o La profondeur critique 𝑦𝑐 dans le chenal d’écoulement est calculée à partir de la relation

suivante :

𝑦𝑐 = 0.47 (𝑄

𝑙)

2/3

Où :

𝑄 : désigne le débit évacué par le déversoir 𝑚3/𝑠

𝑙 : Largeur du canal

o La profondeur normale est donnée par la formule de Manning-Strickler, en

considérant que l’écoulement est uniforme :

𝑄 = 𝐾. 𝑆. 𝑅ℎ2/3. 𝐼1/2

Où :

Q, désigne le débit évacué par le déversoir en [𝑚3/𝑠]

S, désigne la section mouillée en [m²]

Rh, désigne le rayon hydraulique en [m]

I, désigne la pente en [m/m]

K, désigne le coefficient de Manning-Strickler.

K varie de 100 à 40 selon l’état de la surface de la paroi du chenal.

8.1.3 Coursier :

Le coursier fait suite au chenal et conduit l'eau au thalweg. Il est plus souvent construit en béton

et il est conseillé de lui donner une section rectangulaire, ce qui assure un écoulement régulier.

Dans le coursier la hauteur de la lame d’eau ne doit pas dépasser la hauteur critique pour assurer

la torrentialité de l’écoulement. En générale, le coursier commence par un convergent amenant

29

à la Section de contrôle (section où la hauteur critique est atteinte), à partir de laquelle la pente

augmente.

o La longueur du convergent est donnée par la formule :

𝐿𝑐𝑜𝑛𝑣 = 2,5 ( 𝐿1 − 𝐿2)

Où

𝐿𝑐𝑜𝑛𝑣, désigne la longueur du convergent

𝐿1, désigne la largeur au plafond bief amont

𝐿2, désigne la largeur au plafond de la section de contrôle

o Calcul du tirant d’eau :

A la section de contrôle le tirant d'eau est égal à la hauteur critique 𝑦𝑐 mais il devient inférieur

à 𝑦𝑐 le long du coursier. Il est déterminé avec de l’abaque dont le graphe donne le rapport entre

𝑦

𝐻𝑆 en fonction de l’expression

𝑄

√2𝑔 . 𝑙 . 𝐻𝑠3/2

Où

𝑄, Désigne le débit dans le coursier égale au débit évacué par le déversoir en [𝑚3/𝑠] ;

𝑙, Désigne la largeur du coursier en [m] ;

𝐻𝑠, Désigne l’énergie spécifique variable suivant la section du coursier, elle dépend de la

charge amont et de la perte de charge.

o Calcul de la revanche :

Pour éviter le risque de débordement, il convient d’ajouter une revanche au coursier.

𝑅𝑒𝑣 = 0.6 + 0.05 𝑉 √𝑦3

Où :

𝑅𝑒𝑣 , désigne la revanche en [m]

𝑉, désigne la vitesse d’écoulement dans le coursier, elle est donnée par la relation de débit en

une section de droite : 𝑉 =𝑄

𝑆=

𝑄

𝑙×𝑦

30

y, désigne le tirant d’eau dans le coursier à l’entrée du bassin de dissipation en [m].

8.1.4 Bassin de dissipation :

Que ce soit la traversée d'un déversoir ou au bas d'un coursier d'évacuateur, les eaux arrivent

au bas de l'ouvrage avec une énergie cinétique importante qui causerait des dégâts. Dans ce but

on fait suivre les ouvrages évacuateurs d'un ouvrage dit de dissipation il s'agit de dissiper le

plus possible à l'intérieur du liquide lui-même plutôt que sur le fond ou les rives du thalweg ce

qui entraînerait à la longue un déchaussement de l'ouvrage évacuateur.

Il y a plusieurs dispositifs comme les becs déviateurs (cuillers) et les cuvettes de dissipation

submergées mais les plus fréquemment utilisées sont les bassins à ressaut et les bassins du type

impact.

o Bassin à ressaut :

Ce sont des bassins où l'on localise le ressaut faisant passer le régime du type torrentiel, obtenu

au bas du déversoir, au type fluvial qui correspond aux conditions d'écoulement dans le lit de

restitution. C'est le ressaut qui dissipe l'énergie cinétique excédentaire. Ils seront protégés afin

d'éviter les affouillements.

Dimensionner le bassin de dissipation c'est lui donner une longueur supérieure à la longueur L

du ressaut et une profondeur D telle que 𝐷 ≥ 𝑦2 − 𝑦𝑎 où 𝑦2 est le tirant d’eau à la sortie et 𝑦𝑎

le tirant d’eau à l’aval.

La forme du ressaut et ses caractéristiques dépendent directement du nombre de Froude.

o Bassin de type impact :

Dans ce type de bassin la dissipation est réalisée par le choc du jet incident sur un écran vertical

qui est en général une poutre traversant le bassin de part en part. Le jet réfléchi heurte le jet

incident et crée des tourbillons qui absorbent l'énergie. Etant donnés les efforts subis par l'écran,

On limitera l'emploi du bassin de type impact à des vitesses V inférieures à 10rn/s. Les

dimensions principales se déduisent toutes de la largeur que l’on détermine à l’aide d’un abaque

en fonction du nombre de Froude.

8.2 Les évacuateurs en charge :

Dans les évacuateurs en charge l'eau transite vers l'aval du barrage par une galerie ou par une

conduite de gros diamètre disposé sous le barrage ou latéralement en rive. Cette conduite est

31

alimentée par l’intermédiaire d’un puis ou d'une tour, ou par un déversoir de surface à Crète

ronde souvent circulaire appelé « Tulipe ».

8.2.1 Le déversoir tulipe :

Le déversoir en lui-même est circulaire ou semi-circulaire. Il se prolonge par un puits suivi

d'une galerie ou d'une conduite. Ce type d'ouvrage équipera le plus souvent de grands barrages.

La loi de débit est similaire à celle des évacuateurs de surface linéaires en écoulement dénoyé.

Lorsqu'il est noyé, il se comporte comme un orifice à veine moulée.

8.2.2 Le siphon :

Le principe de fonctionnement du siphon est l'amorçage automatique par l'élévation du plan

d'eau. Le débit est proportionnel à la différence de cote entre la retenue et le niveau de restitution

en aval du barrage, élevée à la puissance ½.

8.3 Les évacuateurs vannés :

Très souvent, sur des barrages en service, on se trouve confronté à une augmentation des

besoins en eau. Grande est alors la tentation de rehausser le seuil de l'évacuateur pour

gagner de la capacité. Cependant, cette modification implique une diminution de la revanche et

donc de la sécurité du barrage. On peut donc penser à installer des seuils fusibles ou « effaçables

».

8.3.1 Déversoirs souples gonflables :

Ils sont constitués d'une membrane souple en élastomère armé fixée sur le seuil en

béton et gonflée à l'air ou à l'eau. Elle s'oppose à la poussée de l'eau, sans fléchir

grâce à la contre-pression maintenue à l'intérieur. Lorsque le niveau amont s'élève,

l'augmentation de la poussée de l'eau dégonfle partiellement ou totalement la membrane.

La hauteur de tels seuils est en général comprise entre 1,5 m et 3 m, sans pouvoir dépasser

5 m. Une longueur maximale de 100 m en une seule portée est possible.

Le regonflage peut être fait de deux manières, soit par pompage manuel soit par pompage

électrique.

32

Figure 8-1: Principe de fonctionnement des barrages souples

8.3.2 Les clapets automatiques

Dans le même ordre d'idée, on peut adjoindre à un seuil en béton un système de clapets

constitués de panneaux métalliques pivotant autour d'un axe horizontal fixé sur la crête.

En étiage, le clapet reste en position fermée, tandis qu'en période de crue, il s'abat de

manière automatique.

Figure 8-2: principe d'un déversoir vanné à clapet

33

CONCLUSION

Pour conclure, nous avons pu voir que l’hydrologie est la base de tout calcul

hydraulique. Elle nous a permis de définir et connaitre les paramètres intervenant dans le calcul

de laminage. Le laminage de crue qui est la réduction du débit de pointe de crue entrant dans le

réservoir dont le principe de calcul part de l’équation de continuité quelques soit la méthode

utilisée. Ces méthodes peuvent être une méthode numérique ou graphique. Les débits sortant

des évacuateurs sont alors réduits.

Les évacuateurs de crue sont en générale classés en évacuateurs de surface qui est très utilisé

dans les petits barrages ou des évacuateurs en charge ou des évacuateurs vannés. Ils peuvent se

placer latéralement ou frontalement mais ont tous le même rôle qui consiste à l’évacuation du

trop-plein et à leur restitution dans les rivières.

Un barrage est une infrastructure importante par sa complexité mais aussi très couteux par ses

matériaux de plus en plus chers, ainsi le dimensionnement et le choix des évacuateurs de crue

doivent être la plus précises et parfait pour que ce soit économique.

a

Références

Bibliographie :

AIT BIHI M. Pr. RHOUZLANE. Pr FUAMBA. Conception des barrages.

Bennis S. Hydraulique et Hydrologie, 2ème édition.

COMPAORE M. L. Cours de barrages, 2è édition

Centre d'Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF). Février 2005. Notice sur les

déversoirs – Synthèse des lois d’écoulement au droit des seuils et déversoirs

DURAND Jean M. ROYET P. MERIAUX P. Technique des petits barrages en Afrique

sahélienne et équatoriale, CEMAGREF édition.

Estupina Borell Valérie. 2011. Le Bassin versant.

LABORDE J. P. 2009. Eléments d’hydrologie de surface

Musy A. Hingray B. Picouet C. Hydrology A sciences of Engineers

NOUREDDINE N. BOUHAMDA T. Dimensionnement D'un Évacuateur De Crues (Cas Du

Barrage De Fontaine Des Gazelles -W- Biskra)

ROCHE M.1964. Nouvelle méthode graphique pour le calcul de l’amortissement des crues dans

un réservoir.

Kluth S. Travail de fin d’études Ecole Polytechnique Universitaire Pierre et Marie curie.

b

Table des matières

Remerciement .............................................................................................................................. i

SOMMAIRE .............................................................................................................................. ii

LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. iii

LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... iii

INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1

Partie I : Notion d’hydrologie ........................................................................................... 2

1 La précipitation : ................................................................................................................ 2

1.1 Cycle de l’eau : ............................................................................................................ 2

1.2 Formation, appareils de mesure, traitement des données pluviométriques : ............... 3

1.2.1 Formation simple : ............................................................................................... 3

1.2.2 Appareils de mesure : ........................................................................................... 4

1.2.3 Traitement des données pluviométriques : ........................................................... 5

1.3 Répartition spatiale de la pluie : .................................................................................. 5

1.3.1 Le polygone de Thiessen : .................................................................................... 6

1.3.2 La courbe isohyète : ............................................................................................. 6

2 Bassin versant : ................................................................................................................. 7

2.1 Définition : ................................................................................................................... 7

2.2 Types et caractéristique d’un bassin versant : ............................................................. 8

2.2.1 Types de bassin versant : ...................................................................................... 8

2.2.2 Caractéristique d’un bassin versant : .................................................................... 9

2.3 Hydrogramme de crue : ............................................................................................. 11

2.3.1 Définition : ......................................................................................................... 11

c

2.3.2 Allure générale : ................................................................................................. 11

Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE ............................................................................ 13

3 Définition : ....................................................................................................................... 13

3.1 Définition d’une crue : ............................................................................................... 13

3.2 Définition du laminage de crue : ............................................................................... 13

4 Description du laminage artificiel : .................................................................................. 14

4.1 Contexte : ................................................................................................................... 14

4.2 Mécanisme du laminage : .......................................................................................... 14

4.2.1 Equation de continuité d’un fluide incompressible : .......................................... 15

5 Méthodologie : ................................................................................................................. 16

5.1 Volume stocké : ......................................................................................................... 16

5.2 Débit de sortie :.......................................................................................................... 16

5.2.1 Evacuation à surface libre par un déversoir : ..................................................... 16

5.2.2 Evacuation par le fond à travers une vanne ou un orifice : ................................ 17

5.3 Méthode de détermination du laminage de crue : ...................................................... 17

5.3.1 Méthode numérique : ......................................................................................... 18

5.3.2 Epure de blackmore : .......................................................................................... 19

6 Application : ..................................................................................................................... 21

6.1 Données : ................................................................................................................... 21

6.2 Détermination de l’hydrogramme laminé : ............................................................... 21

Partie III : EVACUATEUR DE CRUE .............................................................................. 25

7 Définition : ....................................................................................................................... 25

8 Type d’évacuateur de crue : ............................................................................................. 25

8.1 Les évacuateurs de surface : ...................................................................................... 25

8.1.1 Déversoir : .......................................................................................................... 26

d

8.1.2 Chenal : .............................................................................................................. 28

8.1.3 Coursier : ............................................................................................................ 28

8.1.4 Bassin de dissipation : ........................................................................................ 30

8.2 Les évacuateurs en charge : ....................................................................................... 30

8.2.1 Le déversoir tulipe : ............................................................................................ 31

8.2.2 Le siphon : .......................................................................................................... 31

8.3 Les évacuateurs vannés : ........................................................................................... 31

8.3.1 Déversoirs souples gonflables : .......................................................................... 31

8.3.2 Les clapets automatiques .................................................................................... 32

CONCLUSION ........................................................................................................................ 32

Références .................................................................................................................................. a

Table des matières ...................................................................................................................... b

AUTEUR : RAMAMONJISOA Mahery Avotra

TEL : +261 (0)33 24 465 70

EMAIL : mahery15@yahoo.com

Directeur de mémoire : RANDRIAMAHERISOA Alain

Titre du mémoire : EVACUATEUR DE CRUE

Nombre de page : 32

Nombre de figure : 16

Nombre de tableau : 4

Résumé :

Les évacuateurs de crue sont des ouvrages intégrant la conception des barrages qu’on nomme

ouvrages annexes. Sans ces ouvrages la sécurité des barrages n’est pas assurée ainsi que la vie

à l’aval du barrage. C’est un ouvrage permettant le passage des crues à travers le barrage en

contrôlant les côtes maximales atteintes de manière à ce qu’elles restent inférieures à la côte

assurant la stabilité du barrage. Ces évacuateurs de crue peuvent être classés en trois types qui

sont les évacuateurs de surface, les évacuateurs den charge et les évacuateurs vannés. Ils

peuvent être placés latéralement ou frontalement. Le choix du type d’évacuateur dépend de la

conception du barrage comme le site où l’on veut le construire, sa fonction. Bref, l’évacuateur

de crue est un ouvrage important dans la construction d’un barrage.

Abstract :

The spillways are works integrating the design of the dam, which is called ancillary works.

Without these works safety the safety of the dams is not assured as well as the life downstream

of the dam. It is a structure allowing the passage of the flood through the dam by controlling

the maximum dimensions reached in a way that they remain inferior to the dimension ensuring

the stability of the dam. These spillway can be classified laterally or frontally. The choice of

the type of spillway depends on the design of the dam as the site where it is to be constructed,

its function. In short, the spillways is an important building in the construction of the dam.