Soutenance mémoire
LES PARTICULARITES DE LA CONSTRUCTION DES BARRAGES
De par leurs dimensions et les impacts sur l’environnement qu’ils occasionnent, les barrages sont des structures exceptionnelles, dont les modes de réalisation sont parfois très éloignés des autres structures du génie civil. En premier lieu, les études préliminaires sont particulièrement importantes et coûteuses. Elles traitent d’un éventail très vaste de domaines : l’hydrologie, la géologie, l’hydrogéologie, l’hydraulique, la science des matériaux, la topographie, le génie civil, la géographie, la biologie, la chimie, l’économie rurale, l’économie énergétique, l’économie hydraulique, la sociologie, le droit public, la politique de développement, les finances, et bien d’autres domaines. Ces études se distinguent souvent par leur durée, atteignant souvent plus d’une dizaine d’années. Associés à ces études, des travaux de reconnaissance approfondie doivent aussi être entrepris : relevés topographiques, reconnaissances géologiques (géophysique, sondages, galeries de reconnaissance), essais géotechniques (puits, essais in situ et en laboratoire). L’analyse des impacts sur l’environnement est entreprise très tôt pour évaluer les différentes solutions, puis pour prendre des mesures de limitation des impacts ou de compensation. Les moyens nécessaires pour la réalisation posent de véritables problèmes de logistique et d’organisation de chantier. Il faut notamment tenir compte dès le début des études des accès, de l’approvisionnement, des installations de chantier, des équipements, de la qualification de la main-d’oeuvre de la durée du chantier et de bien d’autres paramètres propres à tel ou tel site.
En outre, la démesure des quantités de matériaux nécessaires a une influence considérable sur la durée, les moyens à mettre en oeuvre et sur les paramètres techniques du projet. Il ne s’agit pas, comme avec d’autres types de structures, de trouver des matériaux satisfaisant aux critères ou normes fixés comme données du projet, mais de définir un ouvrage pouvant être réalisé avec les caractéristiques des matériaux à disposition. Ainsi, chaque barrage est unique parce que réaliser avec des matériaux qui lui sont propres. Un chantier de barrage dure plusieurs années. Les différents travaux doivent être exécutés dans une séquence précise, souvent conditionnée par les conditions hydrologiques et météorologiques. Ces conditions impliquent un découpage des travaux en phases selon les moyens disponibles. Ce découpage peut avoir une influence directe sur le projet. Enfin, il faut mentionner que quel que soit le type de barrage, les exigences relatives à la sécurité sont primordiales durant toute la vie de l’ouvrage. Les barrages sont continuellement auscultés et soumis à une surveillance attentive. Les résultats de l’auscultation et les observations de la surveillance sont constamment analysés dans le cadre des procédures de contrôle.
Construction des barrages à travers les âges
Les premiers barrages importants sont nés avec les premières civilisations de l’Antiquité, en particulier dons la vallée du Nil, en Mésopotamie, en Chine et en Asie du Sud. Ce sont certainement les traces de ces anciennes civilisations que les archéologues retrouvent le plus facilement. Les plus vieux vestiges connus proviennent du barrage de Sadd-el Kafara réalisé en Egypte entre 2950 et 2750 avant J.C. Cet ouvrage, d’une hauteur de 14 m et d’une longueur de 113 m au couronnement, avait été conçu avec une partie centrale comprenant des matériaux meubles remblayés (sable bilieux et graveleux) et deux recharges en enrochements. L’eau stockée dans un réservoir d’une capacité de 0,5 million de m3 pendant les crues servait pour l’irrigation en période sèche. La construction du barrage de Marib au Yémen commença en 750 avant J.C. et dura 100 ans. Ce barrage se composait d’un remblai en terre de 4 mètres de haut et d’orifices en pierre pour réguler les écoulements pour l’irrigation et pour les besoins domestiques. En 1986, ce barrage a été rehaussé à une hauteur de 38 mètres, permettant ainsi de créer un réservoir de 398 millions de mètres cube d’eau.
Au Sri Lanka, où la plus ancienne construction date de 380 avant J.C., on y trouvait des barrages en remblai homogène avec des pentes amont et aval faibles et un pavage assurait la protection du parement amont contre les vagues. En Chine, un système des barrages et de canaux a été construit en 2280 avant J.C. Plusieurs barrages anciens datant du 13ème au 16ème siècle en Iran sont encore utilisés aujourd’hui. Les Romains ont construit de simples murs en maçonnerie d’épaisseur constante et fondés sur rocher. En cas de stabilité insuffisante, les murs étaient renforcés par des contreforts ou des remblais à l’aval. Ils sont aussi à l’origine des premiers barrages-voûtes et à voûtes multiples. Au Japon, de nombreux barrages en remblai homogène ont été construits dès le 6ème siècle. C’est en Europe, lors de la révolution industrielle du Moyen Age aux 11ème et 12ème siècles que se développe à grande vitesse la technologie de l’utilisation de la force hydraulique. En Europe centrale, quelques barrages en remblai destinés à la pisciculture ont été construits de 1298 à 1590. C’est dans la région minière du Harz en Allemagne que de nombreux barrages en remblai ont été érigés pour l’exploitation de la force hydraulique dès le 16ème siècle. C’est dans cette contrée que les premiers barrages en remblai avec noyau central ont fait leur apparition dès 1715. A cette même époque, des barrages sont réalisés pour satisfaire à la demande en eau de la population, pour l’irrigation et la navigation tant en France qu’au Royaume Uni. De nombreux barrages en remblai ont été réalisés aux USA dès le milieu du 16ème siècle. Ces ouvrages ont connu des fortunes diverses, car plusieurs d’entre eux ont été détruits par submersion lors de crue. Le premier barrage en enrochement pour 1 ‘irrigation date de la fin du 16ème siècle en Californie.
Brève historique sur les barrages en Algérie le plus ancien ouvrage est le barrage de FERGOUG, construit de 1865 à 1871, était un barrage-poids en maçonnerie de 316 m de long, flanqué en rive droite d’un mur de 30 m faisant un angle de 120° avec l’ouvrage central, et en rive gauche d’un déversoir de 125 m de long faisant un angle de 35° avec le prolongement de l’axe du barrage. Ce déversoir était fait de deux murs verticaux réunis par un glacis en pente; sa crête était à 1,60 m en contrebas de la plate-forme du barrage.la hauteur totale au-dessus du point le plus bas des fondations était de 43 m. La largeur maximum des fondations atteignait 33 m. La capacité totale de la cuvette était évaluée à 30 millions de m3. Avant 1900, huit barrages furent construit, le barrage de SAINT-LUCIEN sur l’oued Tlélat au Sud-Est d’Oran, le barrage de KEF sur l’oued Tafina ,le barrage de SIG sur la basse Mekerra, le barrage de SAINT-AIME sur l’oued Djidiouia, le barrage de CHEURFAS à Saint Denis du Sig ,le barrage FERGOUG sur l’oued el hammam, le barrage MEURAD sur l’oued djabroun et le barrage de HAMIZ sur l’oued du Hamiz pour irriguer les deux extrémités de la Mitidja. Les barrages CHEURFAS, FERGOUG et HAMIZ ont tous trois subis de profondes modifications après 1900.
Ce plan de construction fut amplifié après 1900 par la réalisation finale d’une dizaine des grands barrages-réservoirs, le barrage de BAKHADDA sur l’oued Mina affluent du Cheliff, le barrage de BENI-BAHDEL sur l’oued Tafna, le barrage de BOU-HANIFIA sur l’Oued El Hammam, le barrage de la CHEFFIA sur l’oued Bou-Namoussa, le barrage de FOUM-EL-GHERZA sur l’oued El-Abiod et les barrages de FOUM-EL-GUEISS, GHRIB, MEFFROUCH, d’OUED-FODDA, d’OUED-SARNO, des ZARDEZAS. Au total ces barrages réservoirs pouvaient contenir 800 millions de m3 ensuite porté à 900. Sur les 160.000 ha rendus irrigables, 50.000 ha étaient effectivement irrigués en 1962, le but était d’atteindre les 200.000 ha, autant que toutes les cultures fruitières et maraichères de cette époque. Alors qu’en 1962 lors de la libération de l’Algérie, il n’existait que treize barrages permettant de stocker 450 millions de m3 d’eau destinée essentiellement à l’irrigation des plaines agricoles de l’Ouest du pays.
LES BARRAGES ET L’ENVIRONNEMENT
Ce point à pour simple objectif de montrer qu’il y a des impacts sur l’environnement lors des constructions des barrages qu’il faut les prendre en considération. La construction d’un barrage influence de manière significative la zone du cours d’eau où il est érigé. Le barrage constitue une barrière à l’écoulement naturel d’un cours d’eau, avec pour incidence d’affecter la migration des poissons et autres organismes, ainsi que le transport des sédiments. En créant un lac artificiel, le barrage peut avoir une incidence sur la nappe phréatique et également sur la qualité des eaux. En outre, le barrage modifie le régime hydraulique à l’aval, ce qui peut conduire entre autres à des fluctuations journalières ou saisonnières des débits. Pour anticiper et éviter tous désagréments tant écologiques que socioéconomiques, une étude d’impact sur l’environnement (EIE) a été introduite dans de nombreux pays, pour certains depuis de très nombreuses années, pour accompagner la planification, la conception, la réalisation et l’exploitation de tout nouveau projet. Une EIE implique l’engagement de nombreux spécialistes dont le mandat est d’analyser les différentes conséquences liées au projet et de proposer les moyens d’y remédier si nécessaire. Ce travail interdisciplinaire requiert la compréhension mutuelle de chaque partenaire. Les mesures d’accompagnement ne pourront être prises que si, du point de vue des spécialistes. Elles sont techniquement praticables et économiquement acceptables. L’ingénieur peut ainsi prendre conscience dès le début de ses études de son projet d’effets qui peuvent se révéler négatifs. Il peut ainsi prendre des mesures pour limiter ces effets et intégrer le rapport bénéfice-inconvénients dons le cadre de son analyse.
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Table des matières
REMERCIEMENTS
RESUME
ABSTARCT
ملخص
TABLE DES MATIERES
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES ABREVIATIONS ET ACRONYMES
LISTE DES NOTATIONS
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1 GENERALITE SUR LES BARRAGES
1.1.INTRODUCTION
1.2.DÉFINITION
1.3.RÔLE DES BARRAGES
1.3.1.L’irrigation
1.3.2.Hydro-électricité
1.3.3.Distribution d’eau pour usages domestiques et industriels
1.3.4.Navigation fluviale
1.3.5.Contrôle des crues
1.4.LES FONCTIONS DES OUVRAGES ACCUMULATION
1.5.LES PARTICULARITES DE LA CONSTRUCTION DES BARRAGES
1.6.L’EVOLUTION ET L’AVENIR DES BARRAGES
1.6.1.Construction des barrages à travers les âges
1.6.2.Le développement des barrages en Algérie
1.6.2.1.Brève historique sur les barrages en Algérie
1.6.2.2.Constat sur la situation actuelle en Algérie
1.6.2.3.Politique des eaux en Algérie
1.6.2.4.Les différentes agences du secteur de l’eau en Algérie
1.6.3.Les barrages aujourd’hui
1.7.LES DIFFERENTS TYPES DE BARRAGES
1.7.1.Les barrages en béton et en maçonnerie
1.7.2.Les barrages en remblai
1.7.3.Avantages et particularités des différents types de barrages
1.7.4.Critères d’évaluation d’un aménagement à accumulation
331.8.LES BARRAGES ET L’ENVIRONNEMENT
1.9.CONCLUSION
CHAPITRE 2 LES RISQUES DANS LES BARRAGES
2.1.INTRODUCTION
2.2.CONCEPT DE RISQUE ET DEFINITIONS
2.2.1.Définitions
2.2.1.1.Qu’est ce qu’un risque
2.2.1.2.Qu’est ce qu’un aléa
2.2.1.3.Qu’est ce qu’une vulnérabilité
2.2.2.Facteurs et caractéristiques des risques
2.2.3.Typologie des risques
2.2.3.1.Risques naturels
2.2.3.2.Risques d’origine anthropique
2.2.3.3.Risques et milieu urbain
2.2.4.Risque projet
2.3.LES RISQUES LIES AUX BARRAGES
2.3.1.La rupture des barrages
2.3.1.1.Comment se produirait la rupture
2.3.1.2.L’onde de submersion
2.3.1.3.Les conséquences sur les personnes et les biens
2.3.1.4.Les principaux accidents dans le monde
2.3.2.Les principales causes de rupture des barrages
2.3.2.1.La submersio
2.3.2.2.L’érosion régressive
2.3.2.3.L’instabilité
2.3.2.4.Vieillissement
2.3.2.5.L’envasement
2.3.2.6.Sous pression
2.3.2.7.Glissement terrain
2.3.2.8.Gonflement du béton
2.3.2.9.Séisme
2.3.2.10.Lâcher d’eau
2.3.2.11.Les évènements climatiques
2.3.2.12.La font de neige
2.4.MANAGEMENT DE RISQUE PROJET : Méthodes, Processus Et Outils
2.4.1.Analyse des risques
2.4.1.1.Définition de l’analyse des risques
2.4.1.2.Les différentes démarches d’analyse des risques
2.4.1.3.Évaluation du risque
2.4.2.La norme ISO 31000:2009
2.4.2.1.Normes associées
2.4.2.2.Structure de la norme ISO 31000
2.4.3.Survol sur les outils et méthodes de maîtrise des risques
2.4.4.Champs d’application d’analyse des risques dans le domaine des barrages
2.5.CONCLUSION
CHAPITRE 3 PRESENTATION DU CAS : «LE PROJET DE BARRAGE VOUTE MINCE D’OUED TAHT WILAYA DE MASCARA»
3.1.INTRODUCTION
3.2.BASES POUR L’ELABORATION ET LA REALISATION D’UN PROJET DE BARRAGE
3.2.1.Identification des conditions liées au site
3.2.1.1.Conditions topographiques
3.2.1.2.Reconnaissances géologiques et géotechniques
3.2.1.3.Recherche des matériaux
3.2.1.4.Sismicité
3.2.1.5.Les conditions climatiques
3.2.1.6.Maîtrise des crues
3.2.2.Actions et sollicitations
3.2.3.Procédures administrative et exigences
3.2.3.1.Documents de base relatifs au projet de barrage
3.3.PRESENTATION DU CAS
3.3.1.Historique du projet
3.3.2.Fiche synoptique
3.3.2.1.Localisation
3.3.2.2.Destination de l’aménagement
3.3.2.3.Caractéristiques hydrologiques
3.3.2.4.Composition et description de l’aménagement
3.3.2.5.Autorisation du programme
3.3.2.7.Volumes des travaux
3.3.2.8.Expropriation
3.4.APPROCHE SYSTEMIQUE DANS UN PROJET DE BARRAGE
3.4.1.Analyse systémique
3.4.2.Analyse fonctionnelle
3.5.CONCLUSION
CHAPITRE 4 APPLICATION DE LA METHODE MADS-MOSAR SUR LE PROJET DE BARRAGE VOUTE MINCE D’OUED TAHT
4.1.INTRODUCTION
4.2.LA METHODE MADS-MOSAR
4.2.1.Méthodologie MOSAR
4.2.2.Modèles mis en oeuvre : MADS
4.2.3.Mise en oeuvre de MADS-MOSAR
4.2.3.1.Modélisation
4.2.3.2.Identification des sources
4.2.3.3.Association des événements
4.2.3.4.Construction des processus
4.2.3.5.Construction des scénarios
4.2.3.6.Construction des arbres logiques
4.2.3.7.Identification des mesures de maîtrise des risques
4.2.3.8.Identification des mesures de pérennité
4.2.4.Avantages et limites de la méthode
4.3.APPLICATION DE LA METHODE MADS-MOSAR SUR LE PROJET DE BARRAGE VOUTE MINCE D’OUED TAHT
4.3.1.Décomposition du système
4.3.2.Identification des sources de danger
4.3.3.Association des évènements
4.3.4.Construction des processus
4.3.5.Construction des scénarios
4.3.6.Construction des arbres logiques
4.3.7.Évaluation et hiérarchisation des scénarios
4.3.8.Identification des mesures de maîtrise des risques
4.4.CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
WOBOGRAPHIE
GLOSSAIRE
ANNEXES
ANNEXE A Informations complémentaire sur l’étude de cas
ANNEXE B Scénarios longs du système barrage
ANNEXE C Cadrage de notre projet de fin d’étude
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