Soutenance mémoire
Détermination des Paramètres hydrologiques pour la conception d’une retenue
L’eau est l’élément vital et indispensable pour la vie humaine elle est considérée comme une richesse permanente pour l’être humain et pour son développement économique. La rareté de cet élément a créé d’une manière ou d’une autre des conflits entre les différents pays.
A cet égard, comme l’Algérie est un pays jeune en voie de développement, une politique a été tracée qui donne une grande importance au secteur de l’Hydraulique afin de mobiliser au mieux les ressources en eau. La wilaya de Tlemcen à paysage diversifié et terrains agricoles en majeure partie participe par un taux important à l’économie local en matière d’agriculture. L’Oued Boukiou qui coule de l’Ouest vers l’Est (du Djebel Fillaoucène à la Tafna s’inscrivant ainsi dans le système géomorphologique de la moyenne Tafna) traverse une région pauvre en eau dont la population s’alimente difficilement à partir des écoulements superficiels intermittents. Les populations n’utilisent aujourd’hui qu’une très faible part des eaux pour l’irrigation et l’agriculture est loin de disposer des volumes qui lui seraient nécessaires. La réalisation d’une retenue collinaire sur l’Oued Boukiou devrait contribuer à l’amélioration et développement des cultures dans la région, entrainant ainsi l’amélioration des conditions de vie de ses habitants.
Généralités sur les ouvrages D’art « Barrages et Retenues collinaires »
Les barrage sont des ouvrages destinés à retenir temporairement une quantité d’eau plus ou moins grande pour différents usages (alimentation en eau potable, irrigation, régulation des débits de cours d’eau, production d’énergie hydroélectrique, activités touristiques … ). De ce fait, ils sont construits, le plus souvent, en travers d’un cours d’eau. Certains barrages sont toutefois construits en dehors du lit majeur d’un cours d’eau et alimentés en dérivant une partie du débit de cours d’eau proches, c’est le cas des retenues collinaires et des barrages faisant partie de stations de transfert d’énergie par pompage (STEP).
Les Barrages
C’est un ouvrage hydraulique édifié au travers d’une vallée, ou une barrière qui emprisonne ou retient l’eau d’un cours d’eau, y compris les ruisseaux souterrains. Admis comme un ouvrage d’art, leur objectif est de répondre à plusieurs problèmes: l’approvisionnement en eau et l’irrigation. Avec le développement des civilisations, les besoins furent plus importants et plus nombreux, Ils peuvent également être utilisés en tant que régulateurs de crues à des fins énergétiques (production d’énergie hydroélectrique) ou pour l’alimentation en eau potable. Ces différentes fonctions sont souvent associées afin de valoriser un même barrage. Mais, dans la gestion du stock de l’eau, une prépondérance est toujours donnée à l’une d’entre elles. D’autres utilisations, bien que secondaires, sont également à mentionner : usages industriels (rétention d’effluents boueux), navigation, création de polders,
Les petits barrages
Les petits barrages présentent a priori autant de difficultés que les très grands. Bien sûr leur faible taille s’accompagne de faibles contraintes : le comportement d’un rocher d’appui va rester dans le domaine élastique, les vitesses à l’aval d’un coursier d’évacuateur n’engendreront pas de phénomènes de cavitation, mais à l’inverse, il ne sera pas toujours financièrement raisonnable de vouloir acquérir une connaissance parfaite de l’étanchéité d’une cuvette, l’absence de station limnigraphique gonflera l’indétermination des débits de crue… Indétermination, zones d’ombre compliquent donc la tâche du concepteur. Celui-ci devra alors concevoir un ouvrage adapté à ces incertitudes. Si c’est impossible, il sera placé devant le dilemme de déclarer le site impropre ou bien de prendre un risque. Risque de rupture, mais plus souvent risque de fuites excessives.
Historique
Les premiers barrages sont nés avec les premières civilisations de l’antiquité, en particulier dans la vallée du Nil, Mésopotamie, en chine et en Asie du sud. Ce sont certainement les traces de ces anciennes civilisations que les archéologues retrouvent facilement. Le XXème siècle a été marqué pour un taux très élevé de construction de barrages sur la planète, la plupart concentrés dans les pays les plus industrialisés Selon le rythme de la croissance démographique et du développement économique, on a assisté a un accroissement de la construction des barrages dans le monde, A la fin du XXème siècle, le total de retenues a atteint les 45 000, distribuées sur plus de 140 pays. Actuellement, près de la moitié des grands fleuves du monde comptent au moins un grand barrage L’apogée de la construction de ces ouvrages remonte aux années 1960 et 1970, époque à laquelle ils étaient considérés comme un symbole de développement économique, de progrès technologique et de modernisation. C’est à cette époque que la plus partie des barrages a été construite dans les pays d’Amérique du Nord, d’Asie et d’Europe, tandis que les pays d’Afrique, d’Amérique du Sud et d’Océanie présentaient un taux linéaire de croissance. Après les pays du nord de la Méditerranée, ceux d’Afrique du Nord et du Proche-Orient se sont lancés dans une politique de construction de petits barrages. Les objectifs de ces aménagements sont essentiellement la gestion et la conservation des eaux et des sols avec la protection des infrastructures en aval, en particulier en Afrique du Nord, celles des grands barrages contre une sédimentation trop rapide. Le développement des petits barrages a suivi des chemins et des objectifs différents. Le premier trait commun est une volonté politique de développer ce type d’aménagement dans les années à venir. L’évolution des capacités de stockage des petits barrages a été étudiée à travers un modèle d’estimation et de simulation des transports solides. Ces études ont permis de mieux comprendre les phénomènes d’envasement en relation avec l’érosion des sols sur les bassins-versants (Alberge et als, 2004).
Barrage en Algérie
L’Algérie est un pays riche en ressources en eau, non seulement par son extension le long de la mer Méditerranée, mais aussi par les caractéristiques géographiques qui lui permettent d’annexer un grand nombre de barrages, dont le plus grand est le barrage de Beni Haroun, d’une hauteur de 120 mètres d’une capacité de 960 millions de mètres cubes. Ces barrages jouent un rôle majeur dans l’approvisionnement en eau potable du pays .
Choix du type de barrage
Le choix du type de barrage est basé sur les critères suivants :
– Forme de la vallée,
– Risque sismique,
– Géologie et géotechnique,
– Matériaux de construction,
– Conditions climatiques,
– Crues à maitriser,
– Economie,
– Sécurité.
Types de barrages
Depuis longtemps l’homme a eu recours à des barrages pour stocker de l’eau. Ils étaient composés de bois mais de nos jours, ce sont d’incroyables structures de béton qui se différencient par leurs formes et leurs tailles. Nous allons ainsi voir les différents types de barrages :
• Barrage poids,
• Barrage à contre forts, barrage-sol:
• Barrage voûte, multi voûtes,
• Barrage à masque amont,
• Barrage en BCR (béton Compacté au Rouleau),
• Barrage mixte,
• Barrage en terre.
Ouvrages de stockage dans la wilaya de Tlemcen
La wilaya de Tlemcen contient un nombre important d’ouvrages de stockage des eaux superficielles tel que les barrages et les retenues collinaires. Pour faire la différence entre eux en bas sur les critères suivante :
• âge du barrage;
• capacité de retenue;
• état du barrage;
• fiabilité des appareils d’évacuation;
• hauteur du barrage;
• niveau des conséquences en cas de rupture;
• type de barrage;
• type de terrain de fondation;
• zone de séismicité dans laquelle le barrage est situé.
Retenues collinaires
Les retenues collinaires sont des ouvrages de stockage de l’eau, principalement alimentées par les eaux de surface et les eaux ruissellement. L’ouvrage, constitué d’une digue en terre, permet de retenir l’eau dans un thalweg et de stocker une part des écoulements d’eau. Les retenues sont utilisées essentiellement pour l’irrigation des cultures. Elles peuvent faire l’objet d’usages secondaires, la protection contre les incendies, les loisirs, la pisciculture et l’eau potable.
PRESENTATION DU BASSIN VERSANT D’OUED BOUKIOU
Contexte géologique et hydrogéologique de la région
Cadre géologique générale
La structure actuelle de l’Algérie du Nord est liée aux mouvements hercyniens et alpins qui ont permis l’individualisation de plusieurs domaines. En Oranie, nous distinguons du Nord au Sud :
– La chaine alpine (Monts des Traras et les Monts de Tlemcen),
– Les hautes plaines Oranaises: marquées essentiellement par les dépôts du Jurassique inférieur et moyen,
– Le domaine atlasique: Monts des Ksour,
– Le domaine saharien : c’est la plate-forme stable.
– Les monts des Traras comprenant la chaîne des Fillaoucène fait partie de la chaine alpine (Ameur, 1988) (fig. II.5) qui s’étend vers l’Ouest par le massif des Béni-Snassen (Maroc occidental), ils sont constitués de formations primaires et secondaires.
– Les Monts de Tlemcen dessinant la bordure sud du bassin et s’interposent entre deux domaines bien définis :
– le domaine Tello-rifain au Nord : la future région des nappes.
– le domaine stable des hautes plaines oranaises au Sud (Ameur, 1988).
Caractéristiques géométriques
Superficie
L’aire est la portion du plan délimitée par la ligne de crête, ou contour du bassin. Sa mesure est faite soit à l’aide d’un planimètre, soit à l’aide d’un papier millimétré, et est généralement exprimée en Km². La surface du bassin versant de l’oued Boukiou est de 117.3 Km2 .(in Kacemi et Senina, 2015) .
Périmètre
L’exactitude du périmètre P du bassin versant dépend de l’échelle de la carte et la forme de sa limite, car la détermination s’effectue directement sur la carte, par mesure de longueurs au curvimètre. Le Bassin versant de l’oued Boukiou possède un périmètre de 58 km. NB : Les mesures de la surface et du périmètre d’un bassin peuvent être déterminées par numérisation des cartes topographiques ou par l’utilisation d’imagerie satellitaire sous un environnement d’ArcGis.
Profil en long et profil en travers
Le profil en long du cours d’eau principal du bassin versant (fig. II.16) n’apporte pas des éléments complémentaires à ceux apportés par l’étude de la densité de drainage, sauf à l’extrémité occidentale où, nous remarquons une pente relativement forte, mais elle n’est pas explicative par rapport aux pentes qui s’ensuivent. Les changements de pente sont dus à ceux de la lithologie.
Conclusion générale
Cette étude a été effectuée dans l’objectif de concevoir une retenue collinaire dans le bassin de l’oued Boukiou (sous bassin de la Tafna situé au Nord ouest algérien s’étalant dur une étendue de 117,3 Km².
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Table des matières
Chapitre I : Généralité sur les ouvrages D’art « Barrage et Retenue collinaire »
Introduction
I.1.Historique
I.2.Barrage en Algérie
I.2 .1 Choix du type de barrage
I.2.2 Types de barrages
I.2.3. L’utilité des ouvrages de stockages
I.3.Ouvrages de stockage dans la wilaya de Tlemcen
I.3.1. Les retenues collinaires
I .3.1.1 Rôle des retenues collinaires
I.3.1.2. La conception de la retenue
I.3.1.2.1. Critères du choix du site de la retenue
I.3.1.2.2. Étude de projet
I.3.1.2.3. Les étapes d’étude d’un Barrage
I.4. Les retenues collinaires qui existent dans willaya de Tlemcen
I.5. Ouvrages annexes
I.5.1.Type des évacuateurs
I.5.2.Evacuateur classique
I.5.2.1..Déversoirs
Conclusion
Chapitre II : Présentation du bassin versant d’Oued Boukiou
II.1.SITUATION GEOGRAPHIQUE
II.1. Cadre géographique générale du bassin versant de la Tafna
II.1.1. Cadre géographique du bassin versant d’oued Boukiou
II.2.Contexte géologique et hydrogéologique de la région
Introduction
II.2.1. Cadre géologique générale
II.2.2. Etude litho-stratigraphique
II.2.3. Tectogénèse et analyse structurale
II.2.4. Etude Hydrogéologique
II.3. Morphométrie
II.3.1. Caractéristiques géométriques
I.3.1.1. Superficie
II.3.1.2. Périmètre
II.3.2. Caractéristiques de forme
II.3.2.1. Indice de compacité de Gravelius
II.3.2.2. Rectangle équivalent
II.3.2.3. Facteur de forme
II.3.2.4. Coefficient de circularité
II.3.3. Etude du relief
II.3.3.1. Hypsométrie
II.3.3.2. Altitudes Caractéristiques
II.3.3.3. Indices de pente
II.3.3.4. Dénivelée spécifique (Ds)
II.3.3.5. Classification du bassin versant d’oued Boukiou
II.3.4. Caractéristiques du réseau hydrographique
II.3.4.1. Classification par ordre et étude du chevelu hydrographique
II.3.5. Fréquence des cours d’eau
II.3.6. Densité de drainage
II.3.7. Coefficient de torrentialité
II.3.8. Temps de concentration
II.3.9. Profil en long et profil en travers
Conclusion
Chapitre III : Hydro-climatologie
Introduction
III.1. Etude des précipitations
III.1.1. Variation de la pluviométrie interannuelle
III.1.2. Analyse Statistique des précipitations
III.1.3. Variation de la pluviométrie moyenne mensuelle
III.1.4. Variation des précipitations saisonnières
III.1.5. Variation des précipitations journalières
III.2. Etude des Températures
III.2.1. Variation des Températures interannuelles
III.2.2.Variation des Températures moyennes mensuelles
III.3. Étude du climat
III.3.1. Indices climatiques
III.3.1.1. Indice d’aridité de De Martonne
III.3.1.2. Indice de continentalité de Kerner
III.3.1.3 Indice de Moral
III.3.1.4. Climagrammes
III .4. Evapotranspiration potentielle (ETP) et déficit d’écoulement (ETR)
III.4.1. Evapotranspiration potentielle (ETP)
III.4.2. Evapotranspiration réelle (ETR)
III.4.3. Calcul de la réserve facilement utilisable (R. F. U.)
III.4.4. Calcul du ruissellement « R »
III.4.5. Détermination de l’infiltration et calcul des bilans
III.5. Etude des débits
Introduction
III.5.1.Variation interannuelle des débits
III.5.2. Analyse statistique des débits
III.5.3. Variation moyenne mensuelle des débits et la lame d’eau
III.5.4. Variation saisonnière des débits et des lame d’eau correspondes
III.5.5.Variation journalière des débits
III.6. Etiages et Tarissements de l’oued
III.6.1. Définition
III.6.2. Calcul du coefficient de tarissement
III.6.3. Volume de la réserve hydrogéologique
Conclusion
Chapitre IV : Etude socio-économique
Introduction
IV.1. Etude socio-économique de la vallée de Boukiou
IV.1.1. Zone de Boukiou
IV.1.2. Zone d’Ain Fetah
IV.1.3. Zone de Fillaoucene
IV.1. 3. 1. Perspectives démographiques
IV.1. 3. 2. Enseignement scolaire
IV.1.3.3. Installation public
IV.1.3.4. ressources et mobilisation des eaux
IV.1.3.5. Facteurs économiques
IV.1.3.5.1. Agriculture
IV.1.3.5.2. Type de spéculation
IV.1.4.. Zone d’Ain Kébira
IV.1.4.1. Installation public
IV.1.4.2. Activités
IV.1.4.2. Bessoins en eau potable
IV.2. Activités agricoles de la vallée de l’oued Boukiou
IV.2.1. 1.Les cultures maraichères
IV.2.1. 2 La pomme de terre
IV.3.1. 3. Les tomates et le poivron
IV.3.1. 4. Les Oliviers
IV.3.Calcul des besoins en eau d’irrigation
IV.3.1.Généralités sur les besoins en eau des cultures
IV.3.2. Détermination des besoins en eau nets
IV .3.3 Détermination des besoins eau bruts
Conclusion
Chapitre V : L’étude de faisabilité de la retenue collinaire
Introduction
V.1. Choix du site de la retenue
V.2. Morphométrie
V.2.1. Caractéristiques géométriques
V.2.1 .1. Superficie et Périmètre
V.2.2. Caractéristiques de forme
V.2.2.1. Indice de compacité de Gravelius
V.2.2.2. Rectangle équivalent
V.2.2.3. Facteur de forme
V.2.2.4. Coefficient de circularité
V.2.3. Etude du relief
V.2.3.1. Hypsométrie
V.2.3.2. Altitudes Caractéristiques
V.2.3.3. Indices de pente
V.2.3.4. Dénivelée spécifique (Ds)
V.2.3.5. Classification du bassin versant d’oued Boukiou
V.3. Détermination des Paramètres hydrologiques pour la conception d’une retenue
V.3. 1.Analyse fréquentielle des précipitation journalière maximale
V.3.1.1 . calculer les caractéristiques empiriques de l’échantillon à savoir
V.3.2. Estimation du temps de concentration
V.3.3.Pluie de durée égale au temps concentration
V.3 .4. Pluie max journaliére
V.3.5.Etude des Apporte liquide
V.3.5.1. Apport moyen annuel
V.3.5.2. estimation de l’Apport fréquentiel
V.3.6. Etude des crues
V.3.6.1 débits maximal
V.3.6.2 Volume de la crue
V.3.6.3 Hydrogramme des crues
V.3.7. Apport solides
V.4. Détermination des tranches du déversoir
V.4.1. Topographie de la cuvette
V.4.2. Evaluation des pertes de volume
V.4.2.1. Pertes par infiltration
V.4.2.2. volume utile
V.5.Dimenssionnement de l’ouvrage
V.5..1.hauteur de la digue
V.5.1.1. Hauteur normal de la digue :
V.5.1.1.1. La revanche
V.5.1.1.2. Hauteur des plus hautes eaux
V.5.1.1.3. Largueur en crête
V.5.1.1.4. Pent des talus
V.5.1.1.5. les draines
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