Ce document intitulé "Cours de Barrages" est destiné aux étudiants de l'Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB), Faculté de Génie Civil, Département Géotechnique et Hydraulique, dans le cadre du programme M1-VOA.
Il couvre les notions suivantes:
- Généralités sur les barrages
- Barrages poids
- Barrages à contreforts
- Barrages voûtes
- Barrages en terre
L'objectif de ce cours est de fournir aux étudiants les outils de base pour la conception de différents types de barrages, avec des prérequis en mécanique des sols et géotechnique routière.
Cours de barrages UED 1.1 -Barrage
Télécharger PDFCours de barrages
Unité d’enseignement : UED 1.1
VHS : 22h 30 (cours : 1h30, TD: 1H30) Crédits : 2 / Coefficient : 2
Barrage Beni Haroun
BAHAR Ramdane Professeur, USTHB
C o u r s d e b a r r a g e s 2020 bahar_rm@yahoo.fr rbahar@usthb.dz / 2021
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB)
Faculté de Génie Civil –Département Géotechnique et Hydraulique
M1-VOA
Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB
Contenu du cours
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) –Département Géotechnique et HydrauliqueFaculté de Génie Civil
M1-VOA
1 Généralités sur les barrages
Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB
2 Barrages poids
3 Barrages à contreforts
4 Barrages voûtes
5 Barrages en terre
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) Faculté de Génie Civil –Département Géotechnique et Hydraulique
M1-VOA
Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB
Objectifs du cours
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Faculté de Génie Civil
Objectifs du cours et pré requis
L‘objectif de cette unité d'enseignement est de faire acquérir à l’étudiant en formation, la connaissance des outils de base sur la conception de différents types de barrages.
Pré requis
- Mécanique des sols
- Géotechnique routière
Bonne session !
Cours de barrages
Chapitre 1
Généralités sur les barrages
Nomenclature et définitions
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) Bassin versant hydrologique
Un bassin versant est l'espace drainé par un cours d'eau et ses affluents. L'ensemble des eaux qui tombent dans cet espace convergent vers un même point de sortie appelé exutoire : cours d'eau, lac, mer, océan, etc.
Ligne de partage
Faculté de Génie Civil Fleuve des eaux Aval Amont Affluent Bassin versant hydrologique
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB
Ligne de partage des eaux Pluie et neige
Le bassin versant est limité par une ligne de partage des eaux qui correspond souvent aux lignes de crête mais pas toujours. Une ligne de partage des eaux est une ligne de divergence de pentes.
Faculté de Génie Civil Les eaux de pluies de part et d’autre de cette ligne s'écoulent dans deux directions différentes en emportant avec elles les éléments dissous ou en suspension tels que les sédiments et les pollutions.
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) Bassin versant hydrologique M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Chaque bassin versant se subdivise en un certain nombre de bassins élémentaires (parfois appelés «sous bassins versants ») correspondant à la surface d’alimentation des affluents se jetant dans le cours d’eau principal.
Ligne de partage des eaux
Sous bassin Faculté de Génie Civil Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) –Département Géotechnique et Hydraulique Faculté de Génie Civil
Schéma type d’un bassin versant (structure arborescente)
M1-VOA Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Faculté de Génie Civil
Exemple de bassin versant
Bassin versant de l‘oued Rhumel : Barrage Beni Haroun Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Faculté de Génie Civil
Rivière, Ruisseau, Affluent
- En hydrographie, une rivière est un cours d'eau au débit moyen à modéré (supérieur à 2 m3/s), recevant des affluents et qui se jette dans une autre rivière ou dans un fleuve.
- La rivière coule dans un chenal appelé le lit, qui chemine dans les terres jusqu'au terme de la rivière, l'embouchure.
- Chaque rivière collecte l'eau d'un « sous bassin versant », l'ensemble de ces sous-bassins constituant le bassin versant d'un fleuve.
- Les rivières ont divers faciès et abritent divers écosystèmes, de la source à leur embouchure.
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) Rivière, Ruisseau, Affluent M1-VOA Faculté de Génie Civil –Département Géotechnique et Hydraulique Rivière Ruisseau Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Affluent
Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene (USTHB) M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Faculté de Génie Civil
Réservoir du barrage (Lac)
Un lac de barrage, lac de retenue ou réservoir est un plan d'eau alimenté par ruissellement et ou directement par un ou plusieurs cours d'eau et formé à l'amont d'un barrage construit dans ce but.
Généralités sur les barrages
M1-VOA –Département Géotechnique et Hydraulique Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB Faculté de Génie Civil Vallée
Le principe général d'un barrage est de barrer une vallée, plus ou moins encaissée, pour accumuler l’eau.
Définition du barrage
Action de barrer (un passage) : Plusieurs définitions: Le barrage est une barrière solide construite à un endroit approprié dans une vallée fluviale pour stocker de l’eau courante.
Le Petit Larousse définit le mot barrage comme un ouvrage artificiel barrant un cours d'eau. Un barrage est une structure qui empêche l'écoulement de l'eau et l'accumule dans un réservoir.
Quelques barrages
Barrage de Koudiat Acerdoune (W. Bouira) Barrage de Beni Haroun (W. Mila) Barrage de Beni Amrane (W. Boumerdes) Barrage de Merdjet El Feïat Barrage de Boukerdane (W. Tipaza) (W. Boumerdes)
Objectifs des barrages
L’accumulation de l’eau peut avoir plusieurs objectifs : Irrigation 270 millions d’hectares sont irrigués dans le monde Génération d’électricité Contrôle des crues
Le contrôle des crues a été de tout temps une forte motivation pour l’édification de barrages, et souvent même l’objectif principal.
Alimentation en eau potable ou industrielle Barrage de Taksebt : Alimentation d’Alger en eau potable. Barrage d'Ourkis, Aïn Fakroun Alimentation d’Oum El Bouaghi en eau potable. Barrage Oued Taht Pompage de l’eau pour approvisionner Mascara (ANBT).
Régularisation en vue de la navigation Développements touristiques et de loisirs Barrage de Boukardane (Tipaza) Recharge et l’assainissement des nappes phréatiques Réalimentation artificielle des aquifères
Structure de barrage
Amont Crête Aval Pr. BAHAR Ramdane. – USTHB PHE : Plus hautes eaux NN : Niveau Normal Bord libre Tranche Evacuateur de crues (intérieur du barrage) Eau NM : Niveaumort utile Vidange de fond Galerie Pieds amont Pieds aval
Structure de barrage
- Pied amont : contact avec le sol côté amont
- Pied aval : contact avec le sol côté aval
- Appui : Côtés de la vallée sur lesquels repose la structure du barrage
- Galeries : petites pièces comme structure laissées dans le barrage pour les opérations de contrôle
- Tunnel de dérivation : des tunnels sont construits pour détourner l'eau avant la construction du barrage. Cela aide à garder le lit de la rivière à sec.
- Déversoirs: c'est la disposition près du sommet pour libérer l'excès d'eau du réservoir en aval
- Vidange de fond : Une ouverture dans le barrage près du niveau du sol, qui est utilisée pour dégager l'accumulation de limon du côté du réservoir.
Types de barrages
Généralités sur les barrages
Classes de barrages en fonction du matériau qui les constitue :
Matériau Barrages construits en matériaux durs Maçonnerie (autrefois) Béton (aujourd'hui) Barrages construits en matériaux meubles Terre Enrochements Barrages poids Barrages remblais
Types de barrages en béton
Barrages en béton Barrage poids Barrages à contreforts Barrages voûtes Barrage poids massif Barrage poids à joints évidés Barrage poids voûte Barrage poids incurvé Barrage en béton compacté au rouleau (BCR) Barrage à contreforts à tête élargie Barrage à contreforts à dalles planes Barrage voûte /dômes multiples Barrage évidé Barrage voûte épais Barrage voûte mince Barrage voûte cylindrique Barrage voûte à double courbure
Types de barrages en remblais
Barrages remblais Barrages en terre Barrages en terre homogène Barrages en terre zonée À noyau d’argile À masque amont (béton ou bitume) À membrane interne (béton bitumineux) Barrages en enrochements À noyau d’argile À masque amont (béton ou bitume) À écran interne d’étanchéité (membrane, béton bitumineux)
Barrages poids en béton (barrages gravitaires)
Ces barrages sont des structures de béton lourdes et massives en forme de mur triangulaire dans lesquelles tout le poids agit verticalement vers le bas. Comme toute la charge est transmise sur la petite zone de fondation, ces barrages sont construits là où les roches sont résistantes et stables.
Barrages poids en béton (BCR)
Les barrages poids ont connu une certaine désaffection en raison de leur volume et de leur coût relatif, jusqu’au développement récent de la technique du béton compacté au rouleau (BCR) qui leur a donné une nouvelle jeunesse depuis 1980.
Technique béton compacté au rouleau (BCR)
Barrages à contreforts
Le barrage à contreforts est un barrage-gravitaire renforcé par des supports structurels. Le contrefort est un support qui transmet une force d'un toit ou d'un mur à une autre structure de support. Ce type de structure peut être envisagé même si les roches de fondation sont un peu plus faibles.
Barrages voûtes
Les barrages voûtes sont des barrages en béton qui sont courbes ou convexes en amont en plan. Cette forme permet de transmettre la majeure partie de la charge en eau aux rives. Les barrages en arc sont construits à travers des gorges de rivière étroites et profondes, mais maintenant, ces dernières années, ils ont été envisagés même pour des vallées plus larges.
Barrages en terre
- Ils sont de forme trapézoïdale
- Les barrages en terre sont construits là où la fondation, ou le matériau sous-jacent, ou les roches sont faibles pour supporter le barrage; les roches résistantes appropriées sont à une plus grande profondeur.
- Les barrages en terre sont relativement plus petits en hauteur et larges à la base
- Ils sont principalement construits avec de l'argile, du sable et du gravier, ils sont donc également connus sous le nom de barrage de remblai de terre ou de barrage de remblai
Le choix du type de barrage
Le choix du type de barrage utilise des critères importants et doivent impérativement être respectés.
Critères
- Forme de la vallée
- Risque sismique
- Géologie et Géotechnique
- Matériaux de construction
- Conditions climatiques
- Crues à maitriser
- Economie
- Sécurité
- Type de barrage
- Environnement
Conditions naturelles d’un site
Données hydrologiques
- L’étude hydrologique du bassin versant permet de définir les apports moyens du cours d’eau, exprimés en hm3/an ou en m3/s, et leurs variations probables à une échelle de temps saisonnière ou interannuelle.
- L’étude hydrologique comprend également les informations sur le régime des transports solides de la rivière, dus à l’érosion des sols du bassin versant ; on évalue ainsi la rapidité de comblement de la « tranche morte » du réservoir.
Données topographiques
La forme du site proprement dit influe sur le choix du type de barrage ; on peut réduire cette forme à deux caractéristiques : la largeur relative (L/H), qui varie en pratique de 1 à 4, parfois plus ; et la forme en U (vallées glaciaires) ou en V.
Données géologiques et géotechniques
- La constitution même d’une retenue d’eau requiert du massif dans lequel elle est située des propriétés minimales en matière d’étanchéité naturelle ; il serait en effet très coûteux de généraliser l’étanchement artificiel à tout le fond du bassin, et de telles réalisations sont exceptionnelles.
- Chaque type de barrage requiert des propriétés mécaniques minimales spécifiques en matière de déformabilité et de résistance des appuis, lorsque ceux ci sont soumis : aux forces appliquées directement par le barrage ; aux forces internes induites par la percolation de l’eau au sein de la fondation.
Conditions générales d’environnement
- Les conditions climatiques (températures extrêmes, gel), qui constituent des sollicitations supplémentaires du futur ouvrage;
- Les propriétés chimiques de l’eau, parfois agressive vis-à-vis de certains matériaux notamment le béton,
- La disponibilité de matériaux de construction de qualité à proximité,
- Les accès, etc.
Séance II
Fonction de barrage
1 Etanchéité
L'étanchéité des barrages de retenues est évidemment l'objectif prépondérant. On doit distinguer :
- L'étanchéité propre du barrage qui est liée à sa constitution, et donc peut aisément être maîtrisée et contrôlée.
- L'étanchéité du bassin de retenue qui dépend de la géologie du site (nature des terrains, état de fracturation, réseaux karstiques éventuels, ...), elle est établie lors du choix du site et peut éventuellement être traitée sur des zones de faible étendue.
- L'étanchéité de la liaison barrage - sol de fondation; la zone de pied de barrage est celle des plus fortes pressions, et le terrain peut être en partie remanié lors de la construction de l'ouvrage, cette zone doit donc être contrôlée et traitée soigneusement.
FAQ
Qu'est-ce qu'un barrage ?
Un barrage est une structure qui empêche l'écoulement de l'eau et l'accumule dans un réservoir.
Quels sont les différents types de barrages ?
Les barrages peuvent être classés en fonction du matériau qui les constitue : barrages en béton (barrages poids, barrages à contreforts, barrages voûtes) et barrages en remblais (barrages en terre, barrages en enrochements).
Quels sont les objectifs des barrages ?
Les barrages peuvent avoir plusieurs objectifs : irrigation, génération d’électricité, contrôle des crues, alimentation en eau potable ou industrielle, régularisation en vue de la navigation, développements touristiques et de loisirs, recharge et l’assainissement des nappes phréatiques, réalimentation artificielle des aquifères.