Barrages en Terre

Royaume du Maroc Institut Agronomique et Vétérinaire HASSAN II

MEMOIRE DE 3ème CYCLE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLÔME D’INGENIEUR D’ETAT EN GENIE RURAL

DIAGNOSTIC ET VOIE DE REHABILITATION DES PETITS BARRAGES EN TERRE AU MAROC

Soutenu publiquement par : Pascal OUEDRAOGO

Devant le jury composé de : Pr. Abdelilah El GUENNOUNI (D.G.R. IAV Hassan II) Pr. El Houssine BARTALI (D.G.R. IAV Hassan II) Mme SOUALHINE (Service Mécanique des sols -S.E.C.E.) Pr. M'hamed TAYAA (D.S.S. IAV Hassan II) Mr. SEFIHETE (Service Eau -D.R.E.R.S.Z.Z)

Président Rapporteur Rapporteur Membre Membre

- Juillet 2003 Institut Agronomique et Vétérinaire HASSAN II B.P : 6202 Instituts, 10101 Rabat Tél. : 037 77 17 58 / 59 45 ou 037 77 07 92 Fax : 037 77 81 35 ou 037 77 58 38 Internet : http://www.iav.ac.ma

DEDICACES

A mon cher Père et à ma chère Mère qui sont de ma vie, la source et l’essence, A mes sœurs, mes frères et Mr Maïga pour qui, me soutenir et me conseiller fut une tâche quotidienne, A tous mes amis et amies, qui furent pour moi des soutiens indéfectibles, A mes enseignants à qui je dois mes connaissances, Ce travail vous est dédié.

REMERCIEMENTS J'exprime mes vifs remerciements au Pr. H. BARTALI et à Madame SOUALHINE, mes deux encadrants pour leur disponibilité, le suivi, les conseils avisés dont j'ai bénéficié et l'encadrement pour la conduite de ce travail. Mes remerciements également à l'Agence Universitaire de la Francophonie (AUF) qui assure le financement du programme CRESA. J'exprime aussi ma gratitude au Directeur de la Direction des Aménagements Hydrauliques de m'avoir donné son aval pour la visite des barrages. Mes remerciements s'adressent à Mr le Directeur de 1a Direction Provinciale de l'Equipement de Khémisset pour ses efforts consentis et à son Equipe d'exploitation des barrages Ait Lamrabtia et Arid qui ont soutenu les travaux de ce mémoire; notamment Mr GOURMA et le chauffeur. J'exprime aussi ma gratitude à Mr SEFIETE, Chef du Service Eau de la Direction Régionale de l'Equipement de Rabat-Salé-Zemmour-Zaers pour les facilités offertes lors de mes visites du barrage Ain Aouda et sa disponibilité qui m'a été d'un grand apport pour la réalisation de ce travail. J'exprime également mes sincères reconnaissances au Directeur de la Direction Provinciale de l'Equipement de Fès et son personnel pour les facilités accordées pendant mes visites des barrages Blad El Gaada et Mahrez. De même, mes remerciements s'adressent au Directeur de la Direction Provinciale de l'Equipement de Sefrou et à l'équipe d'exploitation du barrage Aggay, qui n'ont ménagé aucun effort pour la visite de leurs barrages. Aux Professeurs de la Filière de Formation en Génie Rural de 1'Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II, je témoigne ma profonde gratitude pour les enseignements qu'ils m'ont donné. Aux membres du jury, j'exprime ma reconnaissance pour leur participation au jugement de ce travail et leurs remarques pertinentes pour son amélioration. Je tiens à exprimer enfin mes sincères remerciements à mes Collègues de l'IAV Hassan II pour leur soutien et à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation et la réussite de ce présent document.

LISTE DES ABREVIATIONS B.C.R: Béton Compacté au Rouleau D.A.H: Direction des Aménagements Hydrauliques. D.G.R : Département de Génie Rural D.P.E.F: Direction Provinciale de l'Equipement de Fès D.P.E.K : Direction Provinciale de l'Equipement de Khémisset D.R.E.R.S.Z.Z: Direction Régionale de l'Equipement Rabat-Salé-Zemmour-Zaer D.S.S : Département des Sciences du Sol E.D.F: Electricité De France M.A.R.A.: Ministère de l'Agriculture et de la Reforme Agraire M.I.I : Ministère de l'Intérieur et de l'Information M.T.P : Ministère des Travaux Publics N.G.M : Niveau Général de la Mer P.H.E : Plus Hautes Eaux PVC : Polychlorure de Vinyle R.N.: Retenue Normale S.E.C.E : Secrétariat d'Etat Chargé de l'Eau

RESUME La présente étude a consisté à faire une évaluation de l'état de la gestion et de l'entretien de quelques petits barrages en terre, d'établir un bilan de santé de ces barrages et enfin de proposer des solutions de réhabilitation pour une meilleure gestion de ces ouvrages. Pour ce faire, nous avons mené notre étude sur six petits barrages en terre, en l'occurrence: le barrage Ain Aouda (Temara), Arid et Ait Lamrabtia (Khémisset), Aggay (Sefrou), Blad El Gaada et Mahrez (Fès). L'évaluation s'est faite à travers des études sur documents, des visites d'inspection des sites et des entretiens avec les gestionnaires des barrages concernés. Le diagnostic de chaque barrage et ses ouvrages annexes nous a permis de recenser différentes dégradations qu'on a classé en deux types: les dégradations majeures et les dégradations mineures. Comme dégradations majeures on a par exemple les érosions régressives et la défaillance des vannes constatées sur le barrage Arid et les éboulements du versant de la montagne bordant le coursier du barrage Aggay. Egalement, nos entretiens avec les gestionnaires des barrages nous ont permis de relever les problèmes afférents à leur gestion. Il ressort de notre étude que les petits barrages souffrent d'un manque d'entretien et il n'y a pas d'association d'usagers d'eau autour de ces petits ouvrages. De plus, les communes ne disposent pas de moyens pour couvrir les frais de réparation des dégradations récurrentes et certains barrages sont abandonnés dans la nature. L'absence de consigne d'exploitation favorise l'envasement. Afin de réhabiliter ces petits barrages, on a proposé un certain nombre de solutions pour réparer les dégradations observées et des recommandations pour une meilleure gestion des barrages. Ces recommandations comportent un volet technique qui indique les tâches à effectuer pour assurer une maintenance des ouvrages et un volet réglementaire qui est relatif à la création d'une loi sur la sécurité des barrages. Mots clés: Petit barrage en terre, Diagnostic, Réhabilitation, Communes, Maroc.

ABSTRACT The present study aims to make an evaluation of the management and the maintenance of some small embankment dams in Morocco and to give an overview thier state in order to come with some solutions for better management. As case study, our work was focussed on six small embankment dams, in occurrence: dam Ain Aouda (Temara), Arid and Ait Lamrabtia (Khémisset), Aggay (Sefrou), Blad El Gaada and Mahrez (Fes).

To make evaluation,

litterature retrivial was done, visits to the sites and interviews with the dams’ managers were organized. The diagnosis of every dam and its annex structures allowed us to list various damages of these structures which can be classified on: The Major Damages and the Minor Damages. For major damages, we can list for instance the regressive erosions and the blackouts of the gates observed on the Arid Dam, and the collapsing of the mountain side which lines the Aggay Dam. Furthermore, our interviews with the managers have reveled problems in the dams management. The output of our study shows that the concerned small dams are suffering from a lack of maintenance and there are no water users’ associations or organizations around these small structures. Furthermore, the municipalities do not arrange means to cover the expenses of repairs of recurring damages and then certain dams are abandoned in the nature. Abcsence of the consigne d’exploitation favorise l’envasement. To rehabilitate these small dams, we proposed some solutions to repair damages observed on the dams and recommendations for a better management. These recommendations contain a technical aspect, which indicates tasks to be done to assure good maintenance of the structures. For the dams safety we have recommended a law creation which take into consideration the statutory aspect of the dam management. Keywords: Small embankment dams, Diagnosis, Rehabilitation, Municipalities, Morocco.

SOMMAIRE

INTRODUCTION GENERALE............................................................................................ 1 PREMIERE PARTIE: PROBLEMATIQUE ET OBJECTIFS DU TRAVAIL......................... 3 I - PROBLEMATIQUE ......................................................................................................... 4 II - OBJECTIFS DE L’ ETUDE ............................................................................................ 5 II.1- Objectif général .................................................................................................................. 5 II.2- Objectifs spécifiques .......................................................................................................... 5 III - CADRE DU TRAVAIL...................................................................................................... 6 DEUXIEME PARTIE: BIBLIOGRAPHIE ............................................................................... 7 CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES BARRAGES...................................................... 8 I.1- INTRODUCTION ............................................................................................................... 8 I.2- DEFINITION GENERALE D'UN BARRAGE .................................................................. 9 I.3- DIFFERENTS TYPES DE BARRAGE.............................................................................. 9 I.3.1- Barrages rigides ................................................................................................................ 9 I.3.1.1- Barrages- poids en maçonnerie ou en béton................................................................. 9 I.3.1.2- Barrages à contreforts................................................................................................. 10 I.3.1.3- Barrages voûtes............................................................................................................ 10 I.3.2- Barrages en remblai ........................................................................................................ 10 I.3.2.1- Barrages en terre.......................................................................................................... 11 I.3.2.1.1- Barrages en terre homogène ..................................................................................... 11 I.4- FACTEURS INFLUENÇANT LE CHOIX D’UN TYPE DE BARRAGE...................... 14 I.5- CLASSIFICATION DES BARRAGES ............................................................................ 14 I.6- OBJECTIFS ET BUTS DES PETITS BARRAGES........................................................ 15 CHAPITRE II: ETUDE DE DIMENSIONNEMENT D'UN PETIT BARRAGE EN TERRE ................................................................................................................................. 17 II.1- ETUDE TOPOGRAPHIQUE .......................................................................................... 17 II.2- ETUDES GEOLOGIQUES ET GEOTECHNIQUES ..................................................... 17 II.3- EVALUATION DES BESOINS...................................................................................... 18 II.4- ETUDES HYDROLOGIQUES ....................................................................................... 19 II.4.1- Etude des apports et estimation de la crue de projet ..................................................... 19 II.4.2- Estimation de la crue de projet...................................................................................... 19 II.4.3- Evaluation des pertes..................................................................................................... 20 II.4.3.1- Pertes par dépôts solides ............................................................................................ 20 II.4.3.2- Pertes par infiltration dans la cuvette ......................................................................... 20 II.4.3.3- Pertes par évaporation ................................................................................................ 20 II.5- DIMENSIONNEMENT DE LA DIGUE......................................................................... 21 II.5.1- Largeur en crête............................................................................................................. 21 II.5.2- Tranchée d’ancrage ....................................................................................................... 21 II.5.3- Pentes des talus et longueur à la base............................................................................ 22 II.6- PROTECTION DES TALUS........................................................................................... 24 II.6.1- Protection du talus aval ................................................................................................. 24 II.6.2- Protection du talus amont .............................................................................................. 24 II.7- ETUDE DE STABILITE ................................................................................................. 25 II.8- DISPOSITIFS DE PROTECTION CONTRE LES EFFETS DE L'EAU ....................... 26 II.8.1- Filtres et drains ............................................................................................................. 26 II.8.2- Etanchéité du remblai.................................................................................................... 27 II.9- OUVRAGES ANNEXES ................................................................................................ 27 II.9.1- Evacuateur de crues:...................................................................................................... 27

II.9.2- Ouvrages de prise et de vidange.................................................................................... 29 II.9.2.1- Vidange de fond ........................................................................................................ 29 II.9.2.2- Prise d’eau .................................................................................................................. 29 II.10- COMPACTAGE DU REMBLAI................................................................................... 30 CHAPITRE III: SURVEILLANCE ET ENTRETIEN DES BARRAGES ......................... 32 III.1- SURVEILLANCE .......................................................................................................... 32 III .1.1- Inspection visuelle ...................................................................................................... 33 III.1.2- Mesures d'auscultation ................................................................................................. 33 III.1.3- Essais de fonctionnement............................................................................................. 34 III.2- ENTRETIEN................................................................................................................... 35 III.2.1- Entretien de la retenue ................................................................................................. 35 III.2.2- Entretien des ouvrages hydromécaniques .................................................................... 37 III.3- Impacts des petits barrages au Maroc ............................................................................ 38 III.4 Résultats des études préliminaires.................................................................................... 38 CHAPITRE IV: RISQUES DES BARRAGES .................................................................. 40 IV.1- QUELQUES DONNEES STATISTIQUES................................................................... 40 IV.2-PRINCIPALES CAUSES DE RUPTURE ...................................................................... 41 IV.2.1-Erosion régressive ou renard ........................................................................................ 42 IV.2.2- Pression interstitielle.................................................................................................... 43 IV.2.3- Formation de fissures et glissement des talus.............................................................. 44 IV.2.5- Crues exceptionnelles ................................................................................................. 44 IV.3- CONSEQUENCES D'UNE RUPTURE......................................................................... 45 TROISIEME PARTIE : METHODOLOGIE DU TRAVAIL ET PRESENTATION DES RESULTATS ........................................................................................................................... 46 CHAPITRE I : APROCHE METHODOLOGIQUE ........................................................... 47 I.1- COLLECTE DES DOCUMENTS .................................................................................... 47 I.2- VISITES DES BARRAGES ETUDIES............................................................................ 48 I.3- METHODES ET MOYENS DE DIAGNOSTIC.............................................................. 48 I.4- REHABILITATION.......................................................................................................... 48 CHAPITRE II: PRESENTATION DES BARRAGES ETUDIES ...................................... 49 II.1- GENESE DE LA POLITIQUE DES PETITS BARRAGES ........................................... 49 II.2- DESCRIPTION DES BARRAGES ................................................................................. 50 II.2.1- BARRAGE AIN AOUDA ............................................................................................ 50 II.2.2- BARRAGE AGGAY .................................................................................................... 55 II.2.3 - BARRAGE AIT LAMRABTIA .................................................................................. 58 II.2.4 - BARRAGE DE ARID.................................................................................................. 61 II.2.5- BARRAGE DE BLAD EL GAADA ............................................................................ 64 II.2.6 - BARRAGE DE MAHREZ........................................................................................... 69 CHAPITRE III: RESULTATS DU DIAGNOSTIC ............................................................ 74 A- MODIFICATIONS DE CHANTIER.................................................................................. 74 B- TYPES DE DEGRADATIONS SUR LES BARRAGES.................................................. 75 1- Dégradations majeures......................................................................................................... 75 1.1- Erosion régressive sur le talus aval................................................................................... 75 1.2- Présence de végétation arbustive sur les corps des barrages ............................................ 77 1.3- Dégradations sur les coursiers .......................................................................................... 78 1.4- Désordres sur l'ouvrage de vidange .................................................................................. 82 2- Dégradations mineures......................................................................................................... 83 2.1- Tassement de la crête ........................................................................................................ 83 2.2- Rupture mur parapet ......................................................................................................... 84 2.3- Déplacement de la protection du talus amont ................................................................... 84 2.4- Désordres impliquant la vidange de fond ......................................................................... 85 2.5- Envasement du Canal de liaison Mahrez- Blad El Gaada ................................................ 85 2.6- Etat des retenues ............................................................................................................... 87

2.7- Dispositifs d'auscultation .................................................................................................. 88 C- PROBLEMES RELATIFS A LA GESTION DES BARRAGES ...................................... 88 CHAPITRE IV: REHABILITATION DES BARRAGES................................................... 92 IV.1- REHABILITATION DES DEGRADATIONS CONSTATEES SUR LES BARRAGES .................................................................................................................................................. 92 IV.2- RECOMMANDATIONS POUR UNE MEILLEURE GESTION DES PETITS BARRAGES............................................................................................................................. 97 CONCLUSIONS................................................................................................................ 100 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES : ......................................................................... 102 WEBOGRAPHIE :............................................................................................................. 104 ANNEXES ......................................................................................................................... 105

LISTE DES FIGURES Figure 1: Barrage en terre homogène. [7]................................................................... 12 Figure 2: Barrage zoné. [7].......................................................................................... 13 Figure 3: Barrage à masque amont. [7]....................................................................... 14 Figure 4: Evacuateur de crue. [7]................................................................................ 28 Figure 5:Coupe type du barrage Aggay ....................................................................... 56 Figure 6: Coupe type du barrage Ait Lamrabtia.......................................................... 60 Figure 7: Coupe type du barrage Arid ......................................................................... 63 Figure 8: Coupe type du barrage Mahrez .................................................................... 71 Figure 9: Erosion régressive sur le pied du talus aval (Barrage Arid) ....................... 76 Figure 10: Apparition de zones humides en rive droite (Barrage Arid) ..................... 77 Figure 11: Fracture des dalles du radier (barrage Ait Lamrabtia)............................. 78 Figure 12: Erosion du chenal (Barrage Ait Lamrabtia) .............................................. 79 Figure 13: Zone d'éboulement du versant de la montagne .......................................... 80 Figure 14:Vue en plan schématique de l'évacuateur de crue (Barrage Arid) ............. 81 Figure 15: Erosion provoquée par les eaux de crue sur la partie droite du coursier (Barrage Arid) .............................................................................................................. 81 Figure 16: Absence de porte de la chambre de vannes (Barrage Mahrez).................. 83 Figure 17: Envasement total du canal de restitution à l'exutoire de la vidange de fond. (Barrage Blad El Gaada).............................................................................................. 85 Figure 18: Etat des dépôts solides et stagnation de l'eau dans la partie amont du canal de liaison....................................................................................................................... 86

LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Pentes des talus des barrages en terre. [7]................................................ 23 Tableau 2: Tableau de réhabilitation du barrage Ait Lamrabtia................................. 92 Tableau 4: Tableau de réhabilitation du barrage Arid ................................................ 93 Tableau 5: Tableau de réhabilitation du barrage Aggay............................................. 94 Tableau 6: Tableau de réhabilitation du barrage Blad El Gaada ............................... 95 Tableau 7: Tableau de réhabilitation du barrage Mahrez........................................... 96

INTRODUCTION GENERALE Le Maroc a connu au cours de la décennie 1980 des années de sécheresse. Cet épisode de sécheresse a affecté les potentialités du monde rural engendrant un exode rural massif. Les problèmes de désertification sont les résultats de la conjugaison de nombreux facteurs tant naturels qu’anthropiques dont les effets se trouvent amplifiés par des modes et systèmes, parfois inadaptés, d’exploitation des ressources naturelles disponibles. Ces problèmes se manifestent dans la dégradation des terres et du couvert végétal conduisant à l’affaiblissement des ressources productives, et donc une dégradation des conditions d’existence des populations dans les zones arides, semi-arides et subhumides sèches . Face à cette variabilité qui détermine la disponibilité en eau, il n’y a en effet pas d’autre alternative que de maîtriser et stocker l’eau de surface pendant les périodes humides pour pouvoir l’utiliser et faire ainsi face à l’ensemble des besoins en eau du pays, résultant des activités économiques et sociales de l’année. Ainsi, Le Maroc n’a pas cessé depuis son indépendance d’œuvrer pour se mettre à l’abri des conséquences de ces changements, devenus aujourd’hui un défi majeur pour toute la planète. Cette prise de conscience s’est traduite notamment par la mise en œuvre d’une politique de construction de grands barrages pour épargner au Maroc les effets néfastes de la sécheresse. Cette politique, initiée par feu SA MAJESTE LE ROI Hassan II, dans les années 60 s’est avérée bénéfique à plus d’un égard. Elle a permis au Maroc de mieux gérer, maîtriser et valoriser ses ressources en eau si nécessaires au développement économique et social du pays. De nombreux ouvrages ont été édifiés à travers le Royaume, et de nos jours le Maroc dispose d’environ 97 grands barrages d’une capacité de stockage

dépassant les 14 milliards de mètres cube ; 7 moyens et plus d’une centaine de petits barrages. Cependant, en dépit de ces réalisations, le chemin est encore long pour arriver à satisfaire la demande croissante en matière d’eau surtout avec la croissance démographique et les problèmes posés par la pollution. De ce fait le Maroc doit

instaurer, dans le cadre de la stratégie du

développement durable, une gestion parcimonieuse du patrimoine hydraulique (les meilleurs sites du point de vue technico-économique étant pratiquement tous équipés) ; donc assurer la sauvegarde des ouvrages acquis. D’où la nécessité de porter autant, sinon plus, l’attention sur la gestion que sur la mobilisation de l’eau. Alors, c’est dans le cadre de la gestion conservatoire des ressources hydrauliques que s’intègre notre travail.

PREMIERE PARTIE: PROBLEMATIQUE ET OBJECTIFS DU TRAVAIL

I - PROBLEMATIQUE Les années 80 ont été marquées par le lancement officiel, sous les Hautes directives de Feu SA MAJESTE LE ROI HASSAN II, du vaste programme de réalisation des petits barrages. Durant cette période, la construction des petits barrages va connaître un développement sans précédent. La réalisation de ces petits ouvrages se fait par le biais de la convention tripartite établie entre 3 Ministères à savoir le Ministère des travaux Publics, le Ministère de l'Intérieur et le Ministère de l'Agriculture. La gestion et les frais d'entretien devraient être endossés par les Communes concernées; lesdites Communes bénéficient de l'assistance technique des Directions Régionales/Provinciales de l'Equipement. On est à mesure donc de se demander: est ce que les Communes arrivent à s'acquitter de cette lourde tâche? Quelles sont les conséquences directes d'une gestion insuffisante sur les ouvrages? De plus, avec le vieillissement des barrages, les problèmes de sécurité deviennent une préoccupation. En effet, la sécurité de la population en aval dépend de la stabilité du barrage et celle-ci ne peut être effective sans un entretien régulier. Cela requiert des inspections, des évaluations, des modifications et des rénovations des parties dégradées. C'est ainsi que, le diagnostic et la réhabilitation s’imposent comme des moyens de prévention adéquats et une assurance vie pour les barrages. A cet effet, le diagnostic permet de déceler d’éventuels désordres dès leurs débuts avant qu’ils ne risquent de compromettre l’intégrité de l’ouvrage ou celles qui engendreront des interventions lourdes, et

ceci en vue d’apporter des réparations en temps opportun aux différentes dégradations. Le présent travail s’intéresse aux petits barrages en terre et ce choix se justifie par le fait que ces ouvrages sont souvent faiblement ou pas du tout équipés en dispositif d’auscultation. En plus, pour des raisons économiques, on adopte souvent des dispositions constructives parfois critiquable et pouvant conduire à un vieillissement de certaines parties des barrages. Enfin, on note qu'après leur réalisation on prête très peu d'attention à l'entretien de ces ouvrages. Ces particularités illustrent la nécessité impérieuse de mener une étude de diagnostic sur les petits barrages.

II - OBJECTIFS DE L’ ETUDE II.1- Objectif général L’objectif général de ce travail est

d’établir l’état de santé des six

barrages (barrage Ain Aouda (Temara); Arid et Ait Lamrabtia (Khémisset); Aggay (Sefrou); Blad El Gaada et Mahrez (Fès)) et faire une évaluation de l'état de leur gestion. II.2- Objectifs spécifiques -

Dresser des fiches d’état de chacun des six barrages ;

-

Inspecter les différentes parties du corps des barrages afin de dégager les

principaux types de dégradation observée sur les barrages ; -

Déterminer les principales causes de détérioration;

-

Proposer des voies de réhabilitation pour une meilleure gestion de ces

ouvrages.

III - CADRE DU TRAVAIL Le présent travail est conduit sous le Co-Encadrement de Pr. Houssine BARTALI de l'Institut Agronomique et Vétérinaire Hassan II et de Mme SOUALHINE du Secrétariat d'Etat Chargé de l'Eau. Il s’intègre dans le cadre d'une collaboration entre le Secrétariat d'Etat Chargé de l'Eau et

l'Institut

Agronomique et Vétérinaire Hassan II et vise à établir le bilan de santé des petits barrages au Maroc. Nos travaux ont été effectués sur les six barrages sus cités. Ce sont des sites que le Secrétariat d'Etat Chargé de l'Eau a choisi pour nous compte tenue de l'intérêt qu'ils représentent par rapport au thème et aux objectifs de l'étude.

DEUXIEME PARTIE: BIBLIOGRAPHIE

CHAPITRE I: GENERALITES SUR LES BARRAGES I.1- INTRODUCTION Sans eau, il n'y a pas de vie sur notre planète. Elle est notre ressource la plus précieuse, sans parler de l'air et de la terre. Pendant les trois derniers siècles, la quantité d'eau douce utilisée a été multipliée par 35, alors que la population mondiale a été multipliée par 8. Compte tenu du taux d'accroissement de la population mondiale actuelle de 5,6 milliards de personnes (90 millions environ par an), et compte tenu de leurs espérances légitimes en une amélioration de leur niveau de vie, on prévoit un accroissement de la demande globale en eau de 2 à 3 % par an au cours des prochaines décennies. [13] Les ressources en eau douce sont limitées et mal réparties. Dans les pays à très forte consommation, aux ressources abondantes et à l'infrastructure technique très développée, diverses solutions (réduction des pertes, recyclage, réutilisation) permettront sans doute d'arrêter plus ou moins la progression de la demande. Par contre, il existe des régions où la fourniture d'eau conditionne toute amélioration du niveau de vie, actuellement trop bas, et même la survie des communautés existantes, ainsi que la satisfaction de la demande toujours croissante résultant de l'accroissement rapide de leur population. Dans ces régions, on ne saurait se passer de la contribution des barrages pour l'utilisation des ressources en eau. Les variations saisonnières et les aléas climatiques s'opposent à l'utilisation complète des débits naturels des cours d'eau, les inondations et sécheresses provoquant, de surcroît, de véritables catastrophes. Depuis presque 5 000 ans, les barrages participent efficacement à l'alimentation en eau, car ils stockent les excédents en période d'abondance pour les relâcher en période

sèche; en outre, par ce mécanisme, ils éliminent ou réduisent les conséquences néfastes des crues. Il va sans dire que les barrages dont les retenues représentent actuellement une capacité totale de stockage de près de 6 000 km 3 contribuent efficacement à la gestion des ressources mondiales en eau qui sont limitées, mal réparties et peuvent présenter de grandes variations saisonnières.

I.2- DEFINITION GENERALE D'UN BARRAGE Un barrage est un « Ouvrage au travers des cours d'eau, en vue d'y prélever une part plus ou moins importante du débit » mais qui sert aussi à "la régulation des débits réclamée par l'agriculture", à "la production d'électricité" et à la "protection contre les crues, la navigation, l'alimentation en eau potable, les usages industriels, le tourisme et les loisirs ». [9]

I.3- DIFFERENTS TYPES DE BARRAGE On peut distinguer plusieurs types de barrages en fonction de la géométrie des sites et des objectifs qui leurs sont assignés. I.3.1- Barrages rigides I.3.1.1- Barrages- poids en maçonnerie ou en béton Le barrage poids résiste à la poussée de l’eau et aux sous pressions grâce à son propre poids. La surface en contact avec le réservoir (face amont) est généralement verticale, alors que la face aval s'incline graduellement en se rapprochant du sol. Etant donné que les pressions sont plus importantes près de la fondation, il est généralement de profil triangulaire. Son poids doit être

suffisant pour qu’il ne glisse pas sur sa fondation et ne bascule sur lui-même. Les barrages-poids en béton sont soit en béton conventionnel vibré, soit en béton compacté au rouleau (B.C.R). I.3.1.2- Barrages à contreforts Ils sont constitués d’un voile d’étanchéité en béton armé, souvent incliné vers l’aval, et ce sont cette fois, principalement, les contreforts qui compensent la poussée de la retenue d'eau et non pas sa masse. Les barrages à contreforts sont des ouvrages qui nécessitent de faibles volumes de béton, par contre le coffrage doit être réalisé avec soin. I.3.1.3- Barrages voûtes Ce type d’ouvrage utilise la courbure du mur pour contrecarrer la pression de l'eau. Ce sont les barrages les plus hauts et ils sont généralement installés dans des gorges étroites avec des fondations présentant de bonnes qualités mécaniques .Ils peuvent constituer des solutions relativement économiques par rapport à des barrages –poids par exemple.

I.3.2- Barrages en remblai Ce sont les plus nombreux et les plus simples à réaliser, Ils sont généralement constitués de deux types de matériaux : du remblai et d’une couche étanche disposée soit au milieu, soit à l’amont dans le cas des barrages à masque.

I.3.2.1- Barrages en terre Ils peuvent être constitués par des matériaux de caractéristiques très diverses, à la différence des barrages en béton ou même en enrochement dont les matériaux constitutifs restent contenu dans des fourchettes beaucoup plus étroites. Ces barrages se subdivisent en deux familles principales selon le type de structure : I.3.2.1.1- Barrages en terre homogène Les barrages homogènes sont le plus souvent réalisés en argile peu plastique dont les caractéristiques tant hydrauliques que mécaniques permettent en toute sécurité d’adopter des pentes de talus de 1/2 ou 1/2.5 en amont et en aval, moyennant les spécifications de compactage. Ils

sont constitués d’un

massif en terre compactée imperméable, muni d’un dispositif de drains dans sa partie aval et d’une protection mécanique contre l’effet du batillage dans sa partie amont. La forme générale est trapézoïdale avec des largeurs en crête de 3.5 à 5 m pour les hauteurs les plus courantes. Ces types de barrages sont recommandés lorsqu’on dispose sur place et en quantité suffisante de matériaux terreux permettant d’obtenir après compactage des conditions d’étanchéité et de stabilité satisfaisantes.

Protection amont Massif homogène imperméable

Drain

Butée de pied drainant

Figure 1: Barrage en terre homogène. [7]

I.3.2.1.2- Barrage à profil zoné ou à noyau Comme son nom l’indique, il est constitué d’un noyau étanche au centre (ou en amont) et de deux recharges en matériau plus grossier dont le rôle est d’assurer la stabilité de l’ensemble du massif. La fonction d’étanchéité est assurée par le noyau réalisé en matériau argileux. En outre, l’étanchéité du barrage doit être prolongée dans ses fondations soit par ancrage du noyau, soit en réalisant au - dessous du noyau une coupure étanche telle que

rideau

d’injection etc. On s’oriente souvent vers ce type de barrage pour des ouvrages de grande hauteur et/ou lorsqu’on constate l’hétérogénéité des matériaux disponibles sur place et lorsque le volume de matériaux étanches est insuffisant pour constituer tout le corps de l’ouvrage.

Figure 2: Barrage zoné. [7]

I.3.2.2- Barrages en enrochement à masque amont Ce sont des ouvrages–poids dont les matériaux constitutifs sont essentiellement des tas de gros cailloux. La résistance à la poussée de l’eau est assurée par le poids du massif, le masque amont est une paroi étanche reposant sur une couche d’éléments fins drainant (et peut nécessiter, suivant sa nature, une couche de protection) dans la partie

amont du barrage. Il existe de

nombreuses natures de masque étanche telles que béton de ciment

ou

bitumineux, chapes préfabriquées, membranes souples etc. Le masque amont présente l’avantage de pouvoir être exécuté après l’édification du remblai et de pouvoir être réparé aisément. Cependant, il est exposé aux agressions extérieures (mécaniques ; thermiques…). Enfin, comme dans le cas du barrage à noyau, le masque amont doit être prolongé s’il y a lieu, par une coupure étanche dans les fondations du barrage.

Figure 3: Barrage à masque amont. [7]

I.4- FACTEURS INFLUENÇANT LE CHOIX D’UN TYPE DE BARRAGE Le choix d’un type de barrage est conditionné par la morphologie du talweg, de la qualité de la fondation, et de la disponibilité des matériaux de construction en quantité et en qualité suffisantes proche du site. Aussi,

la

disponibilité de la main d’œuvre abondante pourrait orienter le choix vers les barrages en maçonnerie ou en gabions. I.5- CLASSIFICATION DES BARRAGES Il importe de signaler qu’il n’y a pas de classification universelle pour différentier les petits et les grands barrages, la limite des classes est en effet distincte d’un pays à un autre. Néanmoins, les critères de classifications sont pareils partout et sont essentiellement : la hauteur de la digue, le volume de la retenue et parfois la superficie du bassin versant.

Le Comité Internationale des Grands Barrages (CIGB) considère comme grand barrage tout ouvrage dont la hauteur sur fondation est supérieure à 15 m, ou une hauteur comprise entre 10 et 15 m avec toutefois une capacité de retenue dépassant 1 million de m3, une longueur en crête de 500 m au maximum et un débit évacuable supérieur à 2000 m3/s [5]. Actuellement le plus grand barrage du monde est en cours de construction ; il s’agit de celui décidé par la Chine et édifié sur le fleuve Yangtzé, son lac de retenue fera 600 kilomètres de long et contiendra 40 milliards de mètres cubes d’eau. L’achèvement du projet est prévu pour 2009. [A] En France, si la hauteur de l'ouvrage est supérieure ou égale à 20 m et la retenue d'eau supérieure à 15 millions de m3, il est appelé "grand barrage" ; Sinon, il s’agit d’un petit barrage. Au Maroc, on entend par petit barrage, l’ouvrage dont la hauteur est de 10 à 30 m ; le volume de la retenue ne dépassant pas 2 millions de m3 et avec une superficie de bassin versant comprise entre 0.5 à 10 km2. Au-delà, il s’agit d’un grand barrage. Le plus grand barrage du Maroc est celui d'Al Wahda avec une capacité de 3,8 milliards m³ et 80 m de hauteur. I.6- OBJECTIFS ET BUTS DES PETITS BARRAGES Implantés dans des environnements fragiles et à faible activité économique, les petits barrages apparaissent comme des aménagements très innovants. Ils sont susceptibles de transformer profondément les systèmes de production agricole traditionnels, et même de changer les comportements sociaux face à cette mise à disposition d'une ressource naturelle rare et vitale: l'eau. En effet, ces ouvrages s'intègrent de façon naturelle dans le paysage et sont capables de maintenir les populations rurales en leur assurant de réelles possibilités de développement.

La construction des petits barrages vise plusieurs objectifs: - la protection contre les crues et la dégradation des infrastructures situées en aval (villages, routes, périmètres agricoles); - la dissémination de points d'eau dans le paysage pour l'alimentation en eau potable, l'abreuvement du cheptel et l'irrigation; - la régulation et la conservation des flux hydriques (captage du ruissellement, recharge des nappes phréatiques etc.); - l'amélioration de l'environnement par la création d'oasis, l'extension du reboisement et la lutte contre l'érosion des sols et la protection des grands barrages en aval contre l'envasement; - le développement et l'amélioration des activités agricoles (cultures maraîchères, pisciculture, vergers…); - et enfin, la création d'activités économiques nouvelles comme la pêche, le tourisme, les résidences secondaires et les aires récréatives. Cependant, l'efficacité et la durabilité de ces ouvrages demeurent fonction de nombreux problèmes à résoudre qui vont d'une part du choix du site et de la réalisation technique jusqu'à la participation des acteurs locaux au projet et d'autre part à la régularité sur les interventions d'entretien et de la maintenance desdits ouvrages.

CHAPITRE II: ETUDE DE DIMENSIONNEMENT D'UN PETIT BARRAGE EN TERRE Les petits barrages sont des ouvrages de retenue d'eau de surface, créés par une digue en terre. Le dimensionnement de ces petits ouvrages

passe

d’abord par des études topographiques ; hydrologiques; géologiques et géotechniques. Par la suite il y a un calcul de rentabilité économique et une étude d’impact sur l’environnement afin d’optimiser au mieux le projet.

II.1- ETUDE TOPOGRAPHIQUE Elle va permettre d’établir des documents (plans, cartes et profils) relatifs à la retenue et au site du barrage. Lesdits documents permettront de se prononcer sur l’aptitude topographique du site et de positionner l’axe du barrage et ses ouvrages annexes. En outre ils serviront à estimer la capacité de la retenue et sa surface et de fournir aux géologues les fonds de

plan pour les études

géologiques. Les documents sus cités sont généralement établis aux échelles 1/2000 ou 1/500 pour l’axe de la digue et 1/50000 ou 1/25000 pour la cuvette.

II.2- ETUDES GEOLOGIQUES ET GEOTECHNIQUES Les études géologiques et géotechniques d’un site de barrage permettront de valider ou de réfuter le choix d’un site. Ces études concernent essentiellement la stabilité mécanique; l’étanchéité des appuis et des fondations ; l’étanchéité de la cuvette de la retenue et la stabilité de ses versants. En effet les études géologiques et géotechniques permettent d’arrêter les fonds de fouilles pour les

différentes variantes envisageables sur le site et par conséquent les volumes d’excavation; ceci, afin de procéder à une comparaison économique des variantes. Les études géotechniques permettent de fixer les hypothèses sur les paramètres qui seront pris en compte dans les calculs de stabilité et par conséquent conditionnent étroitement la conception de l’ouvrage. Cette partie de l’étude est capitale pour la suite du projet puisque c’est au cours de cette phase qu’on arrête l’emplacement de l’axe de la digue et le type de barrage à construire. A l’issu de ces différentes études, commence le dimensionnement de l’ouvrage en question.

II.3- EVALUATION DES BESOINS Les barrages sont construits pour satisfaire des demandes diverses et bien définies. De ce fait, les besoins en eau potable,les sollicitations agricoles et pastorales doivent être évalués avec soin, sachant que les paramètres utilisés ne sont pas toujours aisés à obtenir, surtout en milieu rural. En plus, il faut prendre en considération les diverses pertes d’eau (infiltration, évaporation) et les pertes de la capacité de la cuvette causées par l’envasement. Pour l’estimation des besoins en eau on peut utiliser les données suivantes : Les besoins journaliers moyens en eau pour l’homme sont de 150 l en milieu urbain, et de 20 à 40 l en milieu rural [7]. Les besoins agricoles sont estimés en fonctions des différentes spéculations et de la surface à irriguer. On évalue les paramètres tels que les besoins en eau des cultures, l’évapotranspiration potentielle et l’infiltration. Les besoins pastoraux sont d’environ 20 l/tête pour les ovins et caprins et de 30 à 50 l/tête pour les bovins [7].

II.4- ETUDES HYDROLOGIQUES Ces études permettent d’évaluer les apports moyens annuels, d’arrêter le choix de la crue de projet qui conditionne le dimensionnement de l’évacuateur de crue, et de fixer la crue de chantier qui conditionne le dimensionnement des batardeaux. On évalue aussi les pertes au barrage et les différentes caractéristiques de l’ouvrage.

II.4.1- Etude des apports et estimation de la crue de projet On entend par apport, la quantité d’eau susceptible d’arriver à l’exutoire du barrage pendant une période considérer. Ainsi, on procédera à une étude détaillée que possible des apports annuels afin de déterminer le volume maximal utilisable sur le site avec le taux de satisfaction choisi, et on vérifie que ce volume est satisfaisant pour remplir la retenue envisagée. Pour l’évaluation des apports plusieurs formules sont proposées, mais, dans le contexte africain cet aspect est l’une des parties de l’hydrologie les plus mal connues du fait de manque de données sur le coefficient d’écoulement.

II.4.2- Estimation de la crue de projet Le

dimensionnement

d’un

barrage

nécessite

impérativement

la

détermination de la crue maximale qu’il doit évacuer en tenant compte de l’effet de laminage par la retenue. Le débit laminé est calculé sur la base d’un débit de pointe évalué à partir de l’étude du régime des crues. On choisi une période de retour de crue, ce qui revient à accepter un certain risque qui va être en rapport avec l’intérêt économique de l’ouvrage et les impératifs de sécurité liés au contexte local.

II.4.3- Evaluation des pertes II.4.3.1- Pertes par dépôts solides Les particules arrachées pendant le ruissellement aboutissent au barrage et s’y déposent, ce qui engendre à la longue le comblement de la retenue. Le transport solide, tout comme les écoulements, sont fonction notamment des caractéristiques géologiques, morphologiques, pédologiques, de la couverture végétale et de l’état de dégradation du bassin versant. Le problème au niveau d’un barrage est de prévoir la quantité de dépôts et le nombre d’années nécessaire au comblement de 10%,20% etc., de la capacité de la retenue. II.4.3.2- Pertes par infiltration dans la cuvette L’infiltration au niveau de la cuvette est un facteur inévitable surtout lors de la première mise en eau du barrage. Cependant, lors du choix du site on doit veiller à ce que ce phénomène ne dépasse pas un certain seuil. En première approximation on peut l’évaluer à 10% de la hauteur utile de la réserve. [7] En réalité, l’infiltration diminue avec le temps du fait des dépôts d’argiles colloïdales au fond de la cuvette et pour être étanche , le fond de la cuvette doit présenter sur une épaisseur minimum de 0.5 m une perméabilité assez faible, inférieur à 10-6 m/s.[7]

II.4.3.3- Pertes par évaporation Les pertes par évaporation sont de loin les plus importantes en Afrique. Ces pertes dans une réserve sont subordonnées à la surface du plan d’eau, de la durée d’ensoleillement, du déficit de saturation de l’air et de la surface exposée au vent.

II.5- DIMENSIONNEMENT DE LA DIGUE

Elle constitue le corps du barrage et elle est constituée de divers matériaux selon le type barrage choisi. Les éléments qui entrent dans son dimensionnement sont : la largeur en crête, la tranchée d’ancrage et les pentes des talus.

II.5.1- Largeur en crête Elle doit être suffisante pour permettre la circulation des engins de terrassement pour les travaux de finition de la digue et son entretien à venir, pour cela on adopte un minimum de 3.5 m.

II.5.2- Tranchée d’ancrage La tranchée d’ancrage ou d’étanchéité a pour rôle de servir d’assise à la digue et d’empêcher l’eau de passer sous le barrage en allongeant le chemin de la filtration. Sa profondeur à chaque profil est déterminée selon la règle de LANE qui est la suivante : Lv = 1/3Lh> C*H [II.1] Avec : Lv = cheminement vertical de l’eau ; Lh = cheminement horizontal de l’eau ; C = coefficient de Lane, qui dépend de la nature des matériaux ; H= la charge effective de l’eau qui s’applique sur les fondations aux plus hautes eaux.

II.5.3- Pentes des talus et longueur à la base Les pentes des talus d’un barrage en terre sont fixées par les conditions de stabilité mécanique du massif et de ses fondations. En ce qui concerne le massif, on donne en général aux parements des pentes qui paraissent optimales compte tenu de la nature des matériaux, et on vérifie si possible par une étude de stabilité que le barrage présente une sécurité satisfaisante avec ses pentes. On doit tenir compte aussi de la fondation qui doit être stable du point de vue mécanique, car si elle est de mauvaise qualité, meuble par exemple, on est amené à réduire la pente des talus en élargissant la largeur à la base de l’ouvrage. La largeur maximale à la base est donnée par la formule : B = (m1 + m2)* H + Lc [II.2] B étant la largeur maximale (en m); m1 et m2 sont respectivement les fruits amont et aval ; H est la hauteur de la digue (en m) et enfin Lc la largeur à la crête (en m). Le tableau ci après donne à titre indicatif les valeurs de pentes de talus suivant la hauteur et le type de barrage.

Tableau 1: Pentes des talus des barrages en terre. [7] Hauteur du barrage (en m) Inférieur à 5 m

5 à 10 m

Type de barrage Homogène

1/2

A zones

1/2

1/2

- Homogène, granularité étendue

1/2

1/2

- Homogène, à fort pourcentage

1/2.5

1/2.5

1/2

1/2.5

-Homogène, granularité étendue

1/2.5

1/2.5

- Homogène, à fort pourcentage

1/3

d’argile

d’argile - A zones

Supérieur à 20 m

Amont (m1) Aval (m2) 1/2.5

- A zones

10 à 20 m

Pentes des talus

1/2

1/3

- Homogène, granularité étendue

1/2.5

1/2.5

- Homogène, à fort pourcentage

1/2.5

1/2.5

1/2

1/3

d’argile - A zones

II.6- PROTECTION DES TALUS Les talus d'un barrage en terre sont sujets à l'érosion due au ruissellement des eaux de pluies, à l'action mécanique des vagues, pour le parement amont et, à l'érosion interne provoqués par le ressuyage des eaux de saturation du barrage. Il y a donc lieu de prévoir une protection des talus.

II.6.1- Protection du talus aval Le talus aval peut être protégé efficacement contre le ravinement provoqué par les eaux de ruissellement par un enherbement qui doit être réalisé immédiatement à l'achèvement des travaux. Pour cela, il faut avoir soin de recouvrir le parement d'une couche végétale de 5 à 10 cm. Les espèces herbacées doivent être sélectionnées selon leur aptitude à supporter le climat local, avec une préférence pour les espèces rampantes couvrant mieux le talus. Toute plantation d'arbustes et, a fortiori, d'arbre est à proscrire. On recommande en outre, de prévoir une risberme à mi-talus pour les barrages de hauteur supérieures ou égal à 15 m, ceci dans le but de casser l'énergie des eaux de ruissellement. Un fossé sur la risberme permettra alors d'évacuer ces eaux.

II.6.2- Protection du talus amont Le talus amont est en général protégé contre le batillage par un enrochement, un revêtement perméable (béton bitumineux ouvert, dallettes de béton préfabriqués etc..) qui repose sur un filtre, ou un traitement au ciment. Cette protection est destinée à éviter que les matériaux terreux qui constituent le barrage ne soient érodés par les vagues qui se forment notamment dans la partie supérieure de la retenue sous l'action des vents. Il est de plus nécessaire,

d'interposer une couche de transition graveleuse (épaisseur de l'ordre de 20 cm pour une granulométrie 0/100 mm) afin de parachever la dissipation de l'énergie des vagues à travers les interstices des blocs et éviter le pompage par celles-ci des matériaux fins du remblai entre les enrochements. Dans le cas d'une protection en enrochement, l'épaisseur de l'enrochement varie de 0.3 à 1 m et les éléments de cet enrochement doivent être tels que 50% des pierres aient un diamètre supérieur à 20 cm, les éléments les plus petits n'ayant pas un diamètre inférieur à 10 cm.

II.7- ETUDE DE STABILITE Cette étude intéresse la stabilité des talus amont et aval sur la fondation. Elle permet de vérifier la stabilité de l'ouvrage dans ses diverses phases de "vie", et d'améliorer les caractéristiques du profil type. Toutes les méthodes permettant de calculer la stabilité se basent sur des hypothèses de la forme de la surface de rupture au contact de laquelle il peut y avoir glissement. En général on prend une surface cylindrique circulaire à axe horizontal, qui parait comme un cercle appelé cercle de glissement dans une coupe verticale de la digue. Les méthodes de calcul en rupture circulaire, FELLENIUS, BISHOP (la méthode de FELLENIUS est en général la plus pessimiste) conviennent dans les cas courants. Le coefficient de sécurité calculé est fonction de la géométrie, des caractéristiques géotechniques (c', Φ') et des pressions interstitielles régnant dans l'ouvrage dans les diverses phases de son histoire: - En cours de construction et en fin de construction (stabilité du talus à pente la plus forte). - En fonctionnement normal à retenue pleine lorsque le régime hydraulique permanent est établi (stabilité du talus aval).

- Au cours des phases transitoires de fonctionnement, en particulier lorsque le niveau de l'eau s'abaisse rapidement lors des vidanges rapides (stabilité du talus amont). Les valeurs minimales du coefficient de sécurité généralement admises sont de 1.5 pour le talus aval en régime permanent, et de 1.2 à 1.4 pour le talus amont en vidange rapide. Toutefois, ces valeurs sont susceptibles de varier en fonction du risque encouru, de la quantité et de la qualité des informations disponibles ainsi que le mode de fonctionnement prévu pour la retenue. Il faut noter que la rupture du talus amont en vidange rapide est beaucoup moins lourde de conséquences (retenue au moins partiellement vidée) que celle du talus aval en régime permanent. II.8- DISPOSITIFS DE PROTECTION CONTRE LES EFFETS DE L'EAU II.8.1- Filtres et drains Le corps de la digue est muni d’un ou plusieurs dispositifs de drainage et de filtre. Du fait de la charge hydraulique en amont du barrage, l’eau s’infiltre progressivement dans son massif et ses fondations, même si les matériaux de construction et l’implantation de l’ouvrage aient été choisis de manière à limiter les infiltrations. De ce fait, il importe d’éviter que la résurgence de ces eaux ne nuise à la stabilité de l’ouvrage par le phénomène de renardage. Une attention particulière doit être portée au respect des spécifications dimensionnelles de ces organes ainsi qu’au respect de la régularité des pentes dans le sens de l’écoulement pour les drains. Les filtres sont en général constitués de couches successives de matériaux perméables et de granulométries de plus en plus fins. Les drains sont constitués soit de graviers perméables, soit d’éléments de tuyaux en béton poreux ou en PVC perforé également entourés d’une couche de graviers.

On distingue : Le drain tapis, disposé dans la partie aval et au contacte avec les fondations. Il intercepte les infiltrations dans le massif. Le drain vertical, disposé au centre de la digue, constitue une solution efficace pour intercepter les eaux d’infiltration.

II.8.2- Etanchéité du remblai Lorsque la terre du remblai n'est pas suffisamment imperméable pour constituer un barrage homogène étanche, on l'équipe d'un organe d'étanchéité spécial. Les techniques les plus couramment mises en œuvres sont les noyaux en matériau argileux compacté, les masques à l'amont en béton bitumineux. II.9- OUVRAGES ANNEXES II.9.1- Evacuateur de crues: Les ouvrages annexes des barrages en matériaux meubles sont pratiquement toujours disposés en dehors de l'entreprise de ceux-ci. Le choix sur le type, forme et positionnement est guidé par les critères de stabilité visant à assurer la sécurité, la durabilité, le bon fonctionnement hydraulique de l’ouvrage. L'évacuateur de crues est souvent constitué par : - un déversoir par où s’effectue le laminage de la crue ; - un canal qui est soit à air libre (ou chenal d’évacuation), soit sous pression par où s’écoule le débit laminé ; - un bassin de dissipation qui va permettre la dissipation de l’énergie érosive de l’eau.

Figure 4: Evacuateur de crue. [7] Très souvent, les matériaux extraits pour réaliser cet organe sont utilisés dans le corps du barrage. Un aspect fondamental du problème de l'évacuation des crues réside dans le risque mortel que courrait le barrage en cas de déversement. Un massif de terre ou d'enrochement ne peut pas résister à l'érosion superficielle et, en peu de temps, le barrage serait entièrement détruit. C'est avec ce type d'ouvrage que l'on doit prendre les marges de sécurité les plus confortables dans l'évaluation de la plus grosse crue convenable. De plus, pendant l'exécution des travaux, des dispositions doivent être soigneusement étudiées pour qu'une crue intempestive ne provoque pas une catastrophe avant que l'ouvrage ait atteint le niveau où les eaux pourront être entonnées dans le canal d'évacuation des crues. C'est l'étude de chaque cas particulier qui peut donner une solution concrète.

II.9.2- Ouvrages de prise et de vidange De manière à pouvoir suivre, entretenir et exploiter correctement un barrage, on lui adjoint en général un ouvrage de vidange et de prise. II.9.2.1- Vidange de fond Son rôle principal est de permettre une vidange totale ou partielle de la retenue en cas d'accident susceptible d'endommager gravement la digue. L'ouvrage d’évacuation est nécessaire pour extraire l’eau du réservoir en continue. Il permet d'abaisser le plan d'eau en cas de besoin ou de vider complètement la retenue. Il doit pouvoir vider la retenue en 8 ou 10 jours en cas de danger, lors de contrôle, de l’entretien ou de la réparation du barrage. La vidange de fond sert également à évacuer les sédiments qui se déposent dans la retenue. On utilise en général une conduite qui peut être soit un tuyau de gros diamètre, soit une canalisation en béton de type galerie. L'écoulement dans la conduite doit être aéré dès l'aval de la vanne amont par un reniflard, afin d'éviter des phénomènes de battements ou des vibrations sous l'effet du passage en écoulement instable à fort débit. II.9.2.2- Prise d’eau Les petits barrages en terre, et particulièrement ceux destinés à une utilisation agricole, disposent d'un ouvrage de prise. C'est à partir d'elle que l'eau accumulée va pouvoir atteindre, par une conduite, une galerie ou un canal, le but qui lui est assigné. Elle est généralement placée à un niveau permettant de pouvoir capter l'eau d’une qualité acceptable surtout dans le cas d’une alimentation en eau. Elle

comprend un dispositif de prise à l'amont, une

conduite enterrée ou posée sous la digue et un ouvrage de raccordement au réseau d'irrigation à l'aval. La conduite peu être en béton armée ou en acier et est pourvue de vannes permettant de réguler le débit.

II.10- COMPACTAGE DU REMBLAI Depuis la fin de la Seconde Guerre mondiale, on a pratiquement abandonné la technique du remblayage hydraulique au bénéfice du compactage. Les progrès considérables réalisés dans les gros engins de terrassement permettent actuellement de construire, dans des conditions économiques, des massifs aussi volumineux que les précédents, mais plus stables. On détermine expérimentalement sur le chantier l'épaisseur des couches et le nombre de passes de l'engin compacteur par des essais. Le nombre de passes permettant d'atteindre la densité sèche désirée doit être compris entre 6 et 12, afin d'obtenir un remblai de compacité suffisamment homogène. Si la caractéristique recherchée est obtenue avec un nombre de passes inférieur à 6, on augmente l'épaisseur de la couche. Si le nombre doit être supérieur à 12, on diminue cette épaisseur. L'épaisseur des couches avant compactage doit rester sensiblement comprise entre 0.25 et 0.5 m. Une épaisseur supérieur à 0.5 m nécessite en effet un compactage avec une forte énergie qui aboutit à un surcompactage de la partie supérieure de chaque couche avec formation de glacis de surface. Cela donne au remblai une structure feuilletée à perméabilité horizontale prépondérante. Le choix du rouleau compacteur doit donc être fait de manière à compacter des couches d'épaisseur convenable. Les engins de compactage utilisés sont de diverses sortes : rouleaux à joints lisses pouvant aller jusqu'à 20 tonnes par pneu ; rouleaux à pieds de diverses formes (pieds coniques, pieds prismatiques, pieds de mouton, pieds de club), le pied ayant une surface de contact de 30 à 80 cm2 et exerçant au fond de l'empreinte une pression de 20 à 35 bars ; enfin rouleaux vibrants d'un poids de 8 à 10 tonnes.

Les rouleaux vibrants sont de plus en plus employés, ils sont très efficaces et permettent de compacter toutes sortes de matériaux, dans les terres fines jusqu'aux gros enrochements. Les engins de compactage circulent constamment en passant plusieurs fois au même endroit.

CHAPITRE III: SURVEILLANCE ET ENTRETIEN DES BARRAGES Le risque de rupture brusque et imprévue d'un barrage reste extrêmement faible. La situation de rupture parait plutôt liée à une évolution plus ou moins rapide d'une dégradation de l'ouvrage. Cela souligne l'importance de la surveillance. En outre, il faut noter que la longévité des barrages repose largement sur la maintenance et l’entretien de leurs pièces maîtresses. III.1- SURVEILLANCE Les activités relatives à la surveillance de la sécurité des barrages comprennent le contrôle du comportement structural, la mise en place de plans d'alerte et de secours, la formation du personnel exploitant, des exercices mobilisant les organismes publics et la population locale, et la mise en place de mesures de réduction des risques. Au fur et à mesure que le développement résidentiel et économique s'étend dans un bassin fluvial, les caractéristiques hydrologiques de celui-ci sont modifiées. Cela nécessite périodiquement une étude complète des précipitations et des conditions de ruissellement, de même que l'identification d'autres modifications hydrologiques du bassin fluvial. La visite technique est recommandée dès que H 2 V > 5 (avec H est la hauteur du barrage en m et V son volume en m3). Elle est effectuée par un bureau d'étude lorsque le propriétaire ou l'exploitant ne dispose pas des compétences minimales nécessaires. La périodicité recommandée est: * une fois par an lorsque H 2 V /100, ou lorsque le barrage intéresse la sécurité publique;

*

une

fois

tous

les

deux

ans

lorsque

50[ H 2 V