ecole superieure polytechnique d’antananarivo
TRANSCRIPT
MEMOIRE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE LICENCE
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE
D’ANTANANARIVO
MENTION HYDRAULIQUE
PARCOURS HYDRAULIQUE AMENAGEMENT
Présenté par: RAMAMONJISOA Mahery Avotra
Sous les membres du jury :
Président : Monsieur RAKOTO David RAMBININTSOA
Encadreur : Monsieur RANDRIAMAHERISOA Alain
Examinateur : Monsieur RANJATOSON Claude
Examinateur : Monsieur RANDRIANARIVONY Charles
Soutenu le 05 avril 2017
Année universitaire : 2015-2016
i
Remerciements
Au terme de ce travail, je tiens à exprimer ma profonde gratitude et mes sincères
remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, m’ont aidé à l’élaboration de ce mémoire de
licence.
En premier lieu, je rends grâce à Dieu, à qui je dois mon existence et sans qui rien
n’aurait été possible.
Mes plus vifs remerciements s’adressent à mes parents, mon frère pour leur soutien
durant toutes mes d’études.
Monsieur ANDRIANAHARISON Yvon : Directeur de l’Ecole Supérieure
Polytechnique d’Antananarivo qui nous a permis de poursuivre nos études à l’ESPA ;
Monsieur RAMANARIVO Solofomampionona : Responsable Pédagogique de la
mention HYDRAULIQUE de nous avoir permis à réaliser et à soutenir cet ouvrage ;
Monsieur RANDRIAMAHERISOA Alain Enseignant Chercheur à l’ESPA pour ses
précieux conseils et son encadrement tout le long de la réalisation de ce mémoire ;
Tous les Enseignants du Département Hydraulique qui nous ont fait bénéficier de leurs
connaissances et expériences.
ii
SOMMAIRE
Remerciement
SOMMAIRE
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
INTRODUCTION
Partie I : Notion d’hydrologie
1 La précipitation :
2 Bassin versant :
Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE
3 Définition :
4 Description du laminage artificiel :
5 Méthodologie :
6 Application :
Partie III : EVACUATEUR DE CRUE
7 Définition :
8 Type d’évacuateur de crue :
CONCLUSION
Références
Table des matières
iii
LISTE DES FIGURES
Figure 1-1: Cycle de l'eau ........................................................................................................... 3
Figure 1-2: Pluviomètre ............................................................................................................. 4
Figure 1-3: pluviographe à siphon de richard et pluviographe mécanique R 208 ..................... 5
Figure 1-4: Méthode de Thiessen ............................................................................................... 6
Figure 1-5: Réseau d'isohyètes sur un bassin versant ................................................................ 7
Figure 2-1: Bassin versant topographique .................................................................................. 8
Figure 2-2: Bassin versant hydrogéologique .............................................................................. 9
Figure 2-3: Hydrogramme ........................................................................................................ 11
Figure 3-1: Laminage de crue .................................................................................................. 13
Figure 5-1: Evacuation à surface libre par déversoir ............................................................... 17
Figure 5-2: Evacuation par le fond ........................................................................................... 17
Figure 5-3: Graphique présentant le principe de l'épure de Blackmore ................................... 20
Figure 6-1: Courbe caractéristique ........................................................................................... 22
Figure 6-2 : Hydrogramme d’entré et hydrogramme laminé ................................................... 24
Figure 8-1: Principe de fonctionnement des barrages souples ................................................. 32
Figure 8-2: principe d'un déversoir vanné à clapet .................................................................. 32
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 5-1: Donnant la valeur de la courbe caractéristique par rapport à h ........................... 19
Tableau 5-2: Donnant la valeur de O ....................................................................................... 19
Tableau 6-1: Valeur de la courbe caractéristique par rapport à H............................................ 22
Tableau 6-2: valeur de O .......................................................................................................... 23
1
INTRODUCTION
La construction d’un barrage est pour l’homme une solution qui date de très longtemps pour
maitriser l’eau venant des bassins versant qui est une source d’énergie et d’alimentation. C’est un ouvrage
artificiel de mobilisation d’une ressource en eau de surface, en d’autre termes un ouvrage barrant un cours
d’eau qui a pour objet de relever le plan d’eau, d’accumuler ou de dériver l’eau d’une rivière. Ces eaux
doivent être restitué aux rivières et pour la stabilité des barrages. Ils doivent comporter un organe dit
évacuateur de crue qui permet le transit des crues à travers le barrage en contrôlant les côtes maximales
atteintes de manière à ce qu’elles restent inférieures au cote assurant la stabilité du barrage.
Ce sont des ouvrages annexes qui a une place importante dans les barrages non seulement pour la sécurité
du barrage qui peut être détruit et causerait des dégâts important dans l’environnement si les évacuateurs
de crue sont mal dimensionnés. Mais aussi dans l’évaluation économique d’un projet de barrage. Ainsi
nous accorderont plus de détails à l’évacuateur de crue.
Pour bien cerner l’étude, nous proposeront en première partie d’acquérir une notion d’hydrologie. En
deuxième partie, nous allons étudier le laminage des crues dans les barrages et en troisième nous allons
voir les évacuateurs de crue
2
Partie I : Notion d’hydrologie
L’hydrologie est la science qui traite de l’eau au-dessus, sur et sous la surface de la terre,
sa nature et ses diverses propriétés. C’est aussi la base de tout projet hydraulique et cela dans
tout le domaine que ce soit dans l’aménagement hydroélectrique, l’aménagement
hydroagricole, l’assainissement. En raison de cela, la notion est d’hydrologie est importante.
1 La précipitation :
1.1 Cycle de l’eau :
Premièrement l’eau est une substance minérale composée de 2 atomes d’hydrogènes et d’un
atome d’oxygène de formule et poids moléculaires respectivement 𝐻2𝑂 et18, électriquement
neutre mais un solvant par sa bipolarité, chimiquement amphotère. Elle est abiotique mais un
habitat pour les êtres vivants mais aussi un substrat.
Deuxièmement l’eau existe en trois phases dans la nature tel qu’en solide comme les glaciers ;
en liquide comme les cours d’eau ; en gaz comme les vapeurs d’eau.
L’eau évolue dans un cycle fermé et s’effectue dans les compartiments suivants qui sont des
réservoirs d’eau :
ATMOSPHERE
0,017 millions 𝑘𝑚3
OCEAN
1338 millions𝑘𝑚3
CONTINENT
47,96 millions 𝑘𝑚3
3
Figure 1-1: Cycle de l'eau
A partir de l’atmosphère, l’eau se précipite sur le continent en s’infiltrant dans le sol dont
certains vont former une nappe phréatique, d’autres vont rejoindre l’océan en ruisselant sur
cette dernière qui peut être un écoulement hypodermique ou à surface. Avant d’arriver jusqu’ à
l’océan l’eau qui ruisselle peut être stocké dans des stockages superficiels ou capter par la flore.
L’eau va être restituée à l’atmosphère par la condensation des vapeurs d’eau formant ainsi les
nuages après l’évapotranspiration des végétaux et l’évaporation des océans sous l’effet de la
chaleur.
1.2 Formation, appareils de mesure, traitement des données pluviométriques :
1.2.1 Formation simple :
C’est l’ensemble des eaux météoriques tombant de l’atmosphère sur la surface de la terre selon
les trois phases, qui peut être liquide sous forme de pluie ; solide sous forme de neige, grêle,
grêlon, glace ; gaz sous forme de brouillard épais de vapeur d’eau, En d’autres termes tout
forme d’objet de l’atmosphère tombant sur la terre.
Elle se forme de l’atmosphère par la condensation des particules de vapeur d’eau pour atteindre
un poids suffisant, qui est balayé par d’autres gouttelettes, pour tomber.
4
D’après TOR BERGERON FINDERSEN
La condensation se fait au niveau de faible pression de vapeur qui doit exister dans
l’atmosphère.
1.2.2 Appareils de mesure :
La précipitation peut être mesurée en équivalent de hauteur d’eau avec des appareils de mesure
ponctuelle ou continue qui sont respectivement les pluviomètres et les pluviographes.
1.2.2.1 Pluviomètre :
Le pluviomètre est un appareil très simple qui comporte une surface réceptrice limitée par
une collerette cylindrique. L’eau traversant cette surface est dirigée par un entonnoir vers
un seau récepteur. Si pendant un intervalle de temps Δt, le volume tombé à travers la
surface réceptrice S est V, la hauteur tombée est H∆t = V/S. En pratique, le pluviomètre est
associé à une éprouvette gradué adéquate qui permet la lecture directe de Δt, il est relevé
périodiquement à la même heure.
Figure 1-2: Pluviomètre
1.2.2.2 Pluviographe :
Les pluviographes sont des appareils de mesure destinés à l'enregistrement de la hauteur de
pluie cumulée en fonction du temps, qui sont le pluviographe à siphon de Richard et le
pluviographe mécanique R208 à auget basculeur.
5
Les pluviographes à siphon de richard sont munis d’un entonnoir qui alimente un réservoir se
vidant par siphonage. A l’intérieur du réservoir se trouve un flotteur raccordé à un guide munie
de stylet qui enregistre périodiquement la hauteur de pluie sur le pluviogramme.
Les pluviographes mécanique R208 ont la même partie captant que les pluviomètres mais ils
sont munis de deux augets basculeurs réceptrices, dont l’un se remplisse jusqu’à la déviation
du centre de gravité provoquant la vidange et le remplissage de l’autre. Les augets actionnent
des engrenages reliés à une aiguille enregistrant la hauteur de pluie sur le cylindre enregistreur.
Figure 1-3: pluviographe à siphon de richard et pluviographe mécanique R 208
1.2.3 Traitement des données pluviométriques :
Les données pluviométriques sont représentées graphiquement en histogramme où la pluie
(mm) est fonction du temps ou en hyetogramme qui est la représentation de l’intensité de la
pluie en fonction du temps. L’autre représentation est en catalogue où les données figurent dans
un tableau.
L’intensité de la pluie : est la hauteur de la pluie par unité de temps.
1.3 Répartition spatiale de la pluie :
La connaissance de la valeur des pluies moyenne sur un certain domaine du Bassin Versant est
importante dans l’étude. Il y a plusieurs méthodes pour cela telle que :
6
1.3.1 Le polygone de Thiessen :
Cette méthode consiste à déterminer le polygone géographiquement le plus proche de chaque
station, le polygone étant la surface considérée pour la pluie dans cette station, par la médiatrice
des triangles reliant les stations.
Figure 1-4: Méthode de Thiessen
�̅� = 1
𝑆𝑡 ∑ 𝑃𝑖 . 𝑆𝑖
𝑛𝑖=1
Avec :
�̅� est la hauteur moyenne des précipitations
𝑃𝑖 est la hauteur de précipitation dans la station i
𝑆𝑖 est la superficie du polygone i
𝑆𝑡 est la superficie totale du zone d’etude
𝑛 est le nombre de station
1.3.2 La courbe isohyète :
Cette méthode consiste à tracer la courbe d’égale pluie sur le bassin versant étudié.
7
Figure 1-5: Réseau d'isohyètes sur un bassin versant
�̅� =∑ 𝐴𝑖 . 𝑃𝑖
𝑛𝑖=1
𝐴
Avec :
�̅� est la hauteur moyenne des précipitations
𝐴𝑖 est la superficie comprise entre les courbes isohyètes i et i+1
𝐴 est la superficie totale du bassin versant
𝑃𝑖 =ℎ𝑖+ℎ𝑖+1
2 Où ℎ𝑖 est la hauteur des précipitations de l’isohyète i et ℎ𝑖+1 celle de i+1.
2 Bassin versant :
La notion d’un bassin versant est une nécessité puisqu’ elle influence beaucoup de paramètre
tel que le débit sur les cours d’eau et d’autres encore.
2.1 Définition :
Le bassin versant est la combinaison de deux mots :
Bassin : qui veut dire réservoir ou récipient qui peut contenir un fluide
Versant : nom qui veut dire une pente, incliné
Alors étymologiquement, bassin veut dire récepteur incliné.
8
Le bassin versant en une section d’un cours d’eau est défini comme la surface topographique
drainée par ce cours d’eau et ses affluents en amont de la section. Telle que tout écoulement
prenant naissance à l’intérieur de cette surface doit traverser la section considérée, appelée
exutoire, pour poursuivre son trajet en aval.
Son rôle est de recueillir les pluies tombées et de les transformer en écoulement en exutoire qui
dépend de la caractéristique du bassin versant et des conditions climatologiques régnant sur ce
bassin versant.
2.2 Types et caractéristique d’un bassin versant :
On peut classer le bassin versant en deux types qui sont :
2.2.1 Types de bassin versant :
2.2.1.1 Bassin versant topographique :
Dans le cas où le sous-sol est imperméable alors l’écoulement de l’eau ne sera déterminé que
par la ligne de crêtes qui est une ligne entre deux courbes de niveau décroissant et la ligne de la
plus grande pente.
Figure 2-1: Bassin versant topographique
2.2.1.2 Bassin versant hydrogéologique ou réel :
Dans le cas où le sous-sol est perméable, donc il est délimité par le substratum imperméable où
l’écoulement sur ce dernier se dirige vers l’exutoire.
9
Figure 2-2: Bassin versant hydrogéologique
2.2.2 Caractéristique d’un bassin versant :
2.2.2.1 Surface :
La surface d’un bassin versant est la portion du plan délimité par son contour ou périmètre. Sa
mesure peut se faire soit à l’aide d’une planimétrie, soit par la méthode des petits carrés, soit
par l’utilisation d’un logiciel SIG (Système d’Information Géographique). Plus la surface est
grande, plus le volume d’eau retenue est important, plus l’écoulement est important.
2.2.2.2 Forme :
Tout comme la surface, la forme a une influence globale sur l’écoulement et sur
l’hydrogramme.
Indice de compacité de Gravelius :
C’est un indice noté 𝐾𝑐 qui permet de caractériser la forme du bassin versant. Elle est définie
comme le rapport du périmètre du bassin au périmètre du cercle ayant même surface :
𝑲𝒄 =𝑷
𝟐√𝝅. 𝑺= (𝟎. 𝟐𝟖)
𝑷
√𝑺
Où :
P est le périmètre du bassin versant en 𝐾𝑚
10
S est la surface du bassin versant en 𝐾𝑚2
Plus la valeur de 𝐾𝑔 approche de 1, plus la forme du bassin versant sera arrondie ;
Hydrologiquement, cela signifie que le débit de pointe de crue sera plus important du fait du
temps de concentration plus courte. Par contre si 𝐾𝑔 est largement supérieur à 1, le bassin
versant sera plus allongé donc le débit de pointe sera plus faible.
Le bassin peut avoir aussi une forme ramifiée
2.2.2.3 Pente d’un bassin versant :
La pente a aussi une influence non négligeable sur le bassin versant, plus la pente est forte plus
la vitesse d’écoulement est rapide et le temps de concentration des eaux plus faible. D’où le
débit de pointe de crue plus important. La pente se calcule de deux manières
Selon la formule de Louis DURET, à partir des altitudes maximales et minimales :
𝐼 =0.95(𝑍𝑚𝑎𝑥−𝑍𝑚𝑖𝑛)
𝐿𝑟𝑒𝑞
Où :
𝐼 est la pente moyenne du bassin versant [m/km]
𝑍𝑚𝑎𝑥 est l’altitude maximale ou côte du point culminant du bassin versant [m]
𝑍𝑚𝑖𝑛 est l’altitude au niveau de l’exutoire [m]
𝐿𝑟𝑒𝑞 est la longueur du rectangle équivalent [km] qui consiste à transformer géométriquement
le bassin en un rectangle de même périmètre et de même surface. Elle permet de comparer
géométriquement entre eux l’influence des bassins versant sur un écoulement.
A partir de la courbe hypsométrique qui est la représentation de la surface du
bassin versant, en pourcentage, en fonction de l’altitude :
𝐼 =|𝑍5% − 𝑍95%|
𝐿𝑟𝑒𝑞
Où :
|𝑍5% − 𝑍95%| Est la différence des altitudes respectivement à 5% et 95% de la surface du
bassin versant.
Il existe encore des caractéristiques important qui peut influencer l’écoulement dans un bassin
versant tel que la couverture végétale et la perméabilité du sol ; Plus le sol est couvert de
végétale et perméable, plus le volume écoulé est moins important.
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2.3 Hydrogramme de crue :
2.3.1 Définition :
L’hydrogramme de crue est un graphique représentant l’évolution du débit instantanée en
fonction du temps.
2.3.2 Allure générale :
A la suite d’un évènement pluvieux, toute cours d’eau a sa propre réponse mais on peut le
généraliser puisqu’elle dépend du principe fondamental du fonctionnement d’un bassin versant
Figure 2-3: Hydrogramme
Temps de montée T𝑀 : est le temps écoulé entre les points B et C qui délimitent la
courbe de concentration.
Temps de base T𝐵 : est le temps écoulé entre les points B et D ; il représente la durée
de ruissellement de surface
12
Temps de réponse Lag est le temps écoulé entre F et C, F représentant le centroïde de
l’hyetogramme.
Débit de pointe 𝑄𝑃 est le débit maximal atteint en période de crue, c’est le débit qui est
normalement utilisé dans la conception des ouvrages hydrauliques
13
Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE
On a intérêt à évaluer l’effet de laminage du fait qu’il puisse réduire économiquement le
coût des infrastructures et garantir leur sécurité, en effet l’ouvrage peut être endommagé. Elle
peut aussi diminuer le risque d’inondation.
3 Définition :
3.1 Définition d’une crue :
En générale, la crue est définie par l’augmentation brusque du débit d’un cours d’eau suite à
des violentes précipitations, brèves et intense typiquement des orages ou sur de longue durée
dues à des cyclones. Elle peut être aussi formée à partir des fontes des neiges. Elle peut être
dévastatrice à cause des matériaux solides qu’elle peut charrier.
3.2 Définition du laminage de crue :
Le laminage d’une crue est la réduction du débit de pointe de son hydrogramme par des moyens
naturels ou artificiels. Le laminage naturel à lieu le long du tronçon de rivière par la force de
frottement du fond du canal et des berges. Celle du laminage artificiel se fait à l’aide d’un
réservoir.
Figure 3-1: Laminage de crue
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4 Description du laminage artificiel :
4.1 Contexte :
Le laminage artificiel s’opère à travers un réservoir construit par l’homme, elle s’applique
aussi bien dans le milieu rural qu’urbaine. L’urbanisation modifie la nature des écoulements
par l’augmentation des surfaces imperméables. Les débits et les volumes de ruissèlement
augmentent en raison des constructions et des pavages des voies induisant le risque important
d’une inondation.
De plus, les eaux de ruissèlement sont de plus en plus chargées de polluants qui ont des
effets instantanés ou différé sur le milieu récepteur (lacs, fleuves, ...). Certains polluants comme,
les matières en suspension et les coliformes peuvent produire un effet choc sur la vie piscicole
durant les heures qui suivent les orages. D’autres comme les métaux lourds et les nutriments
peuvent s’accumuler et causer un effet différé durant les mois et les années qui suivent l’orage.
Une des voies pour réduire l’inondation et l’impact des pollutions sur le milieu récepteur est
l’installation d’un bassin de stockage pour la rétention d’eau. Ces bassins doivent être conçus
de manière à produire un débit et une concentration de polluants acceptable en aval.
4.2 Mécanisme du laminage :
Le laminage de crue à travers un réservoir est dû à la restriction qui limite le débit de
sortie de l’évacuateur s’opérant par le fond, à travers une vanne ou un orifice. Il correspond
stockage temporaire dans la retenue d’un volume d’eau dans la tranche entre le niveau normal
et les niveaux des plus hautes eaux.
- dans un premier temps, l’augmentation de l'épaisseur d'eau au-dessus du seuil du
déversoir provoque un stockage temporaire dans la retenue d’un volume d’eau dans la tranche
entre le niveau normal et les niveaux des plus hautes eaux ;
- dans un deuxième temps, ce volume supplémentaire d'eau retenue est déstocké
progressivement.
L’hydrogramme de crue sortant à l’évacuateur est de ce fait plus aplati que l’hydrogramme
entrant dans la retenue. Cela à cause de divers phénomènes comme l’évaporation dans la
retenue d’eau et l’infiltration.
15
4.2.1 Equations de saint venant :
On définit les équations de saint venant par le système suivant :
𝜕ℎ
𝜕𝑡+
𝜕(ℎ𝑢)
𝜕𝑥+
𝜕ℎ𝑣
𝜕𝑦= 0
𝜕ℎ𝑢
𝜕𝑡+
𝜕(ℎ𝑢2)
𝜕𝑥+
𝜕(ℎ𝑢𝑣)
𝜕𝑦= −ℎ𝑔
𝜕𝜂
𝜕𝑥−
𝑇𝑥
𝜌+ 𝐹𝑥
𝜕(ℎ𝑣)
𝜕𝑡+
𝜕(ℎ𝑢𝑣)
𝜕𝑥+
𝜕(ℎ𝑣2)
𝜕𝑦= − ℎ𝑔
𝜕𝜂
𝜕𝑦−
𝑇𝑦
𝜌+ 𝐹𝑦
Où 𝑢 et 𝑣 sont des vitesses moyennes dans le plan horizontal. On définit z = 𝑓(𝑥, 𝑦) comme
étant le fond de la rivière et z = 𝜂(𝑥, 𝑦, 𝑡) la côte de la surface libre. La hauteur du plan d’eau
est ℎ(𝑥, 𝑦, 𝑡) = 𝑓(𝑥, 𝑦) − 𝜂(𝑥, 𝑦, 𝑡). 𝑇𝑥 et 𝑇𝑦 sont des contraintes de frottement au fond, 𝐹𝑥 et
𝐹𝑦 sont des forces comme l’accélération de Coriolis ou une force d’entrainement due au vent.
Il existe plusieurs formes légèrement différentes suivant que l’on est sous forme conservative
ou non, ou que l’on tienne ou non compte de la largeur du canal.
4.2.2 Equation de continuité d’un fluide incompressible :
L’équation de continuité traduit le principe selon lequel la matière ne peut disparaître ni être
créer. Pour un fluide incompressible, l’équation exprime le taux de variation de volume qui est
égale à la différence entre le débit volumique entrant et le débit volumique sortant
𝛿(𝑠)
𝛿𝑡= 𝑄𝐸 − 𝑄𝑆
Où 𝑄𝐸 et 𝑄𝑆 expriment le débit entrant et le débit sortant.
Cette équation peut être réécrite comme suit
𝑑𝑆
𝑑𝑡= 𝐼 − 𝑂
Où
I (input ou inflow) désigne le débit d’entrée 𝑄𝐸
O (output ou outflow) désigne le débit de sortie 𝑄𝑆
16
S désigne l’emmagasinement d’eau dans le tronçon
5 Méthodologie :
5.1 Volume stocké :
La formule pour calculer le volume stocké d’un réservoir de section A et de profondeur h
donnée est
S = Ah
5.2 Débit de sortie :
Il y a plusieurs types d’évacuateur d’eau des réservoirs mais on peut les classer dans l’un des
deux suivants :
5.2.1 Evacuation à surface libre par un déversoir :
En générale le débit de sortie se calcule par la relation
Q = CBH3/2 = 𝐶𝐵(ℎ − 𝑧)3/2
Où C’est une constante qui tient compte de la forme du déversoir,
B est la largeur de déversoir,
H est la charge au-dessus de la crête z en avant du déversoir,
h est la profondeur d’eau en amont du déversoir.
17
Figure 5-1: Evacuation à surface libre par déversoir
5.2.2 Evacuation par le fond à travers une vanne ou un orifice :
Le débit se calcule par la relation
𝑄 = 𝑚𝐴√2𝑔ℎ
Où m est une constante de débit,
A est la section d’écoulement,
h est la hauteur d’eau à partir du centre de la section d’écoulement jusqu’à la surface libre
Figure 5-2: Evacuation par le fond
5.3 Méthode de détermination du laminage de crue :
Il existe plusieurs méthodes pour déterminer le laminage des crues mais on va voir la méthode
numérique et la méthode graphique dit épure de blackmore.
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5.3.1 Méthode numérique :
Apres intégration entre deux instants 𝑡1 et 𝑡2 assez rapprochez, l’équation de continuité s’écrit
𝛥𝑆 = 𝑆2 − 𝑆1 = ∫ 𝐼𝑑𝑡 − ∫ 𝑂𝑑𝑡𝑡2
𝑡1
𝑡2
𝑡1
Pour un intervalle de temps Δt = 𝑡2 − 𝑡1, on peut écrire :
𝑆2 − 𝑆1 = (𝐼1+𝐼2
2−
𝑂1+𝑂2
2) . 𝛥𝑡 (1)
Pour traduire le bilan d’eau, cette équation (1) peut être réécrite :
[2𝑆2
∆𝑡+ 𝑂2] = [𝐼1 + 𝐼2 +
2𝑆1
∆𝑡+ 𝑂1 − 2𝑂1]
Cette équation permet de résoudre partiellement le problème car elle permet de calculer la
quantité à gauche [2𝑆2
∆𝑡+ 𝑂2] qui est inconnue à partir de la quantité connue à droite.
𝑆1 et 𝑂1 sont connues car ils constituent les conditions initiales qui prévalent le début de la
crue. Elles sont ensuite calculées par récursivité. L’hydrogramme de crue à l’entrée du réservoir
doit supposer être connue à tous les instants ainsi 𝐼1 et 𝐼2 sont connus.
A partir du terme[2𝑆2
∆𝑡+ 𝑂2], le débit de sortie 𝑂2 peut être déterminé graphiquement à l’aide
de la courbe caractéristique2𝑆
∆𝑡+ 𝑂 = 𝑓(𝑂). Cette courbe caractéristique est indépendant de
l’hydrogramme d’entrée mais elle dépend de chaque réservoir c’est-à-dire de ces
caractéristiques géométriques et de sa structure d’évacuation.
On peut établir la courbe caractéristique en se donnant des valeurs de h couvrir adéquatement
les plages de variation en période de crue ainsi on construit le tableau :
19
ℎ1 𝑆1 𝑂1 [2𝑆1
∆𝑡+ 𝑂1],
ℎ2 𝑆2 𝑂2 [2𝑆2
∆𝑡+ 𝑂2],
… … … …
ℎ𝑛 𝑆𝑛 𝑂𝑛 [2𝑆𝑛
∆𝑡+ 𝑂𝑛],
Tableau 5-1: Donnant la valeur de la courbe caractéristique par rapport à h
On établit ainsi l’hydrogramme laminé à l’aide du tableau suivant :
Temps
(heures)
Débit
d’entrée I
(𝑚3
𝑠)
𝐼1 + 𝐼2
(𝑚3
𝑠)
2𝑆
∆𝑡+ 𝑂 (
𝑚3
𝑠)
2𝑆1
∆𝑡+ 𝑂1
− 2𝑂1
(𝑚3
𝑠)
Débit de
sortie O (𝑚3
𝑠)
Tableau 5-2: Donnant la valeur de O
Où le temps est compris entre 𝑇0 et 𝑇𝑛
𝑇0 Désigne le début du temps de base de l’hydrogramme d’entrée dans la retenue,
𝑇𝑛 Désigne la fin du temps de base de l’hydrogramme laminé.
5.3.2 Epure de blackmore :
La méthode de blackmore consiste à une résolution graphique de l’équation
𝐴∆𝑍 = 𝑄𝑛+1/2∆𝑡 −𝑞𝑛 + 𝑞𝑛+1
2 ∆𝑡
A est la surface dans la retenue pour la cote 𝑧𝑛+𝑧𝑛+1
2 la variation de A(Z) étant supposée linéaire
dans l’intervalle Δt.
On porte sur un graphique la courbe Q(t) représentant l’hydrogramme de crue et la courbe q(Z)
représentant la loi de débit de l’évacuateur.
L’abscisse commune est graduée en débits (pour Q et q). Un axe d’ordonnées est gradué en
cotes pour la courbe q(Z), un autre est gradué en temps pour la courbe Q(t). Les échelles peuvent
être absolument quelconques.
20
Supposons maintenant que l’on se place à un instant n auquel la cote 𝑍𝑛est et le débit des
apports 𝑄𝑛. La courbe q(Z) donne pour la hauteur Zn un certain débit 𝑞𝑛 de l’évacuateur. Le
point de fonctionnement correspondant est situé en a sur la courbe q(Z).
On repère par ailleurs, sur l’échelle des temps, l’instant n+1/2, compris entre n et n+1, qui
donne d’après la courbe Q(t) un débit Qn+1/2, figuré par le point k sur la courbe Q(t). Menons
par k une parallèle à l’axe des Z, que nous appellerons droite 𝑄𝑛+1/2, et par a une parallèle à
l’axe des Q, que nous appellerons droite 𝑍𝑛. La droite Zn coupe la droite 𝑄𝑛+1/2 au point b.
Par a menons une droite de pente 𝛥𝑡
2𝐴 qui coupe la droite Qn+1/2 en c. A partir du point c,
traçons la réfléchie par rapport à la droite Qn+1/2 de [ac], qui coupe la courbe q(Z) au point e.
Repartant du point e, traçons la parallèle à Q qui coupe la droite 𝑄𝑛+1/2 en d. De e on mène
une droite de pente 𝛥𝑡
2𝐴 qui coupe la droite Q (n+1) +1/2 et ainsi de suite.
Figure 5-3: Graphique présentant le principe de l'épure de Blackmore
21
6 Application :
6.1 Données : source Bennis S. Hydraulique et Hydrologie
Un réservoir dont la forme peut être assimilée à une section droite, a une superficie égale à 2 𝐾𝑚2. Le
débit qui passe par-dessus son déversoir suit la loi 𝑄 = 4.8 𝐻3/2
L’hydrogramme d’entrer est la suivante :
6.2 Détermination de l’hydrogramme laminé :
La méthode qu’on va utiliser est la méthode numérique.
Détermination du graphique 2𝑆
∆𝑡+ 𝑂 = 𝑓(𝑂) :
La valeur maximale du débit d’entrer 340 𝑚3/𝑠 nous donne la plage à couvrir avec la variable h, soit
H = 17,11 m. Voici le résultat obtenu avec les valeurs de H choisis arbitrairement :
H S O 2𝑆
∆𝑡+ 𝑂
0 0 0 0
2,5 5 18.97
250,451481
5 10 53.66 516,622963
7.5 15 98.59 793,034444
10 20 151.7 1077,62593
12.5 25 212.13 1369,53741
15 30 278.85 1667,73889
Jour 1 2 3 4 5 6 7
Heure 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12 0 12
Q
(𝑚3
𝑠)
20 40 90 200 300 340 290 210 140 85 50 40 30 20
22
16 32 307.2 1788,68148
17 34 336.44 1910,51407
Tableau 6-1: Valeur de la courbe caractéristique par rapport à H
Figure 6-1: Courbe caractéristique
Ce graphe nous permet d’obtenir la valeur de 𝑂2 sachant ( 2𝑆
∆𝑡+ 𝑂 )2 qu’on calcul à l’aide de
l’équation (2).
Etablissement de l’hydrogramme laminé :
On établit le tableau suivant :
018,97
53,66
98,59
151,7
212,13
278,85
307,2
336,44
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 500 1000 1500 2000 2500
O(m
3/s
)
(2S/∆t)+O (m3/s)
23
Temps
(Heures)
Débit d’entrée I
(𝑚3
𝑠)
𝐼1
+ 𝐼2
(𝑚3
𝑠)
2𝑆
∆𝑡+ 𝑂
(𝑚3
𝑠)
2𝑆1
∆𝑡+ 𝑂1
− 2𝑂1
(𝑚3
𝑠)
Débit de sortie O
(𝑚3
𝑠)
0 20 239,755595 219,755595 20
12 40 60 270,098314 230,098314 21,5
24 90 130 385,98104 295,98104 32
36 200 290 656,637448 456,637448 64
48 300 500 1000,11127 700,111274 128,5
60 340 640 1412,73176 1072,73176 263
72 290 630 1416,51405 1126,51405 286
84 210 500 1296,9706 1086,9706 269
96 140 350 1128,97696 988,976964 229
108 85 225 945,200743 860,200743 181
120 50 135 774,547192 724,547192 136
132 40 90 648,366056 608,366056 102
144 30 70 546,034709 516,034709 78
156 20 50 458,711734 438,711734 60
168 20 40 391,754023 371,754023 46
180 20 40 349,793868 329,793868 38
192 20 40 315,98104 295,98104 32
204 20 40 292,045723 272,045723 28
216 20 40 279,582101 259,582101 26
228 20 40 260,168544 240,168544 23
240 20 40 253,484098 233,484098 22
252 20 40 246,682287 226,682287 21
264 20 40 239,755595 219,755595 20
Tableau 6-2: valeur de O
24
Figure 6-2 : Hydrogramme d’entré et hydrogramme laminé
On établit ainsi l’hydrogramme laminé dont le débit de pointe est de 286 𝑚3/𝑠.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200 250 300
Déb
it e
n m
3/s
Temps en heures
Laminage de crue
Hydrogramme d'entrer Hydrogramme Laminé
25
Partie III : EVACUATEUR DE CRUE
Les évacuateurs de crue sont des ouvrages important pour la sécurité du barrage que pour
les usagers et la population environnent. Ces ouvrages fait partie intégrante dans le calcul
économique du coût des barrages ainsi son étude est très important.
7 Définition :
Les évacuateurs de crue sont des ouvrages annexes du barrage qui sont des dispositifs de
sécurité placés au centre ou au prolongement de l’axe du barrage pour assurer convenablement
l'évacuation des trop-pleins, c’est-à-dire à éviter la submersion de l’ouvrage lors d’une crue, et
leur restitution adéquate dans le thalweg en aval. En d’autres termes, C’est un ouvrage qui
consiste à la mise en vitesse de l’eau depuis l’amené de cette dernière de la retenue jusqu’ à son
pied en aval, à la dissipation de l’énergie acquise dans le coursier avant de rejoindre le lit de la
rivière.
8 Type d’évacuateur de crue :
Il y a de nombreux types d’évacuateur de crue selon leur mode de fonctionnement mais on peut
les classer en deux sortes :
Les évacuateurs de surface
Les évacuateurs en charge
Les évacuateurs vannés
8.1 Les évacuateurs de surface :
Les évacuateurs de surface sont en générale constitués :
D’un déversoir
D’un chenal et d’un coursier
D’un ouvrage dissipateur d’énergie
26
8.1.1 Déversoir :
Le déversoir est constitué d’une paroi mince ou épaisse disposé verticalement et munie d’une
ouverture sur sa partie supérieure. Ces ouvertures peuvent être en générale rectangulaire,
triangulaire ou trapézoïdale mais peuvent avoir d’autres formes. C’est un dispositif permettant
de mesurer et contrôler les débits s’écoulant au-dessus mais avant tout Il permet d’évacuer le
surplus de débit. En outre, le barrage-déversoir permet la gestion des eaux et du laminage de
crues.
Le déversoir peut être classifié en deux types
Déversoir de seuil à crête mince
Déversoir de seuil à crête épaisse
Si C < 𝐻1
2 , alors le seuil est à crête mince
Si C < 2𝐻1
2 , alors le seuil est à crête épaisse
Où C : épaisseur de la crête du seuil (m)
𝐻1 : Charge amont au-dessus du seuil telle que :
8.1.1.1 Seuil à crête mince :
Le déversoir est à seuil de crête mince si celle-ci a une arête de faible épaisseur entre 1 à 2
millimètres.
o Formule générale du débit en écoulement dénoyé :
Un écoulement est dit dénoyé si l’écoulement est en régime fluviale à l’amont du seuil et passe
en régime turbulent au droit de l’ouvrage et se raccorde à l’écoulement fluvial en aval
Q=µ𝐶𝑣L(ℎ1)3/2√2𝑔
Où :
µ : Coefficient de débit (sans dimension)
Selon Rehbock µ = 0,4023 (1 +0,135ℎ1
𝑝) (1 +
0.,0011
ℎ1)
32⁄
la valeur moyenne est de 0,42
𝐶𝑣 : Coefficient de vitesse d’approche du déversoir : 𝐶𝑣 = (𝐻1
ℎ1)
𝑢
telle que
u = 1 pour un déversoir proportionnel,
u = 1,5 pour un déversoir rectangulaire,
27
u = 2 pour un déversoir parabolique,
u = 2,5 pour un déversoir triangulaire
𝐻1 : Charge amont au-dessus du seuil
L : largeur d’écoulement sur le seuil (m)
ℎ1 : Hauteur d’eau amont au-dessus du seuil (m)
g : accélération due à la gravité généralement égale à 9.81 (m/𝑠−2)
Q : débit écoulé (𝑚3/s)
o Formule générale du débit en écoulement noyé :
Un écoulement est dit noyé si l’écoulement est toujours en régime fluviale de l’amont à l’aval
même au passage du seuil.
Q=µ1𝐶𝑣L(ℎ1)3/2√2𝑔
Avec :
µ1=K µ telle que K coefficient rapport de h2/h1
Où ℎ2 : hauteur d’eau aval par rapport au seuil (m) (au-dessus ou au-dessous de la crête du seuil)
8.1.1.2 Seuil à crête épaisse :
Un déversoir est dit à seuil épais lorsque la surélévation de la crête s’étale sur une assez grande
distance W pour obtenir une surface libre et horizontale parallèle au seuil. Pratiquement le
déversoir est à seuil épais si W > 3 ℎ1
o Formule générale de débit en écoulement dénoyé :
Q=µ1𝐶𝑣L3
2(ℎ1)3/2√
2𝑔
3
o Formule générale de débit en écoulement noyé:
Q = K* 𝑄𝑑é𝑛𝑜𝑦é
Où K est un coefficient réducteur qui dépend du type de déversoir.
28
8.1.2 Chenal :
Le chenal fait directement suite au déversoir, dans le cas d'un évacuateur de surface. Sa pente
est faible pour que le régime y soit fluvial. En général, le chenal est de section rectangulaire
qui est la disposition hydraulique la plus intéressante après un déversoir. Sa longueur est
rarement importante car il sert uniquement à passer le sommet du barrage avant d'aboutir au
coursier en aval. Mais si le chenal est trop court, le régime n'y est pas généralement uniforme.
A l'extrémité du chenal, là où s'amorce le coursier, on établit au niveau du changement de pente
un léger rétrécissement en convergent pour bien marquer le passage en écoulement torrentiel.
o La profondeur critique 𝑦𝑐 dans le chenal d’écoulement est calculée à partir de la relation
suivante :
𝑦𝑐 = 0.47 (𝑄
𝑙)
2/3
Où :
𝑄 : désigne le débit évacué par le déversoir 𝑚3/𝑠
𝑙 : Largeur du canal
o La profondeur normale est donnée par la formule de Manning-Strickler, en
considérant que l’écoulement est uniforme :
𝑄 = 𝐾. 𝑆. 𝑅ℎ2/3. 𝐼1/2
Où :
Q, désigne le débit évacué par le déversoir en [𝑚3/𝑠]
S, désigne la section mouillée en [m²]
Rh, désigne le rayon hydraulique en [m]
I, désigne la pente en [m/m]
K, désigne le coefficient de Manning-Strickler.
K varie de 100 à 40 selon l’état de la surface de la paroi du chenal.
8.1.3 Coursier :
Le coursier fait suite au chenal et conduit l'eau au thalweg. Il est plus souvent construit en béton
et il est conseillé de lui donner une section rectangulaire, ce qui assure un écoulement régulier.
Dans le coursier la hauteur de la lame d’eau ne doit pas dépasser la hauteur critique pour assurer
la torrentialité de l’écoulement. En générale, le coursier commence par un convergent amenant
29
à la Section de contrôle (section où la hauteur critique est atteinte), à partir de laquelle la pente
augmente.
o La longueur du convergent est donnée par la formule :
𝐿𝑐𝑜𝑛𝑣 = 2,5 ( 𝐿1 − 𝐿2)
Où
𝐿𝑐𝑜𝑛𝑣, désigne la longueur du convergent
𝐿1, désigne la largeur au plafond bief amont
𝐿2, désigne la largeur au plafond de la section de contrôle
o Calcul du tirant d’eau :
A la section de contrôle le tirant d'eau est égal à la hauteur critique 𝑦𝑐 mais il devient inférieur
à 𝑦𝑐 le long du coursier. Il est déterminé avec de l’abaque dont le graphe donne le rapport entre
𝑦
𝐻𝑆 en fonction de l’expression
𝑄
√2𝑔 . 𝑙 . 𝐻𝑠3/2
Où
𝑄, Désigne le débit dans le coursier égale au débit évacué par le déversoir en [𝑚3/𝑠] ;
𝑙, Désigne la largeur du coursier en [m] ;
𝐻𝑠, Désigne l’énergie spécifique variable suivant la section du coursier, elle dépend de la
charge amont et de la perte de charge.
o Calcul de la revanche :
Pour éviter le risque de débordement, il convient d’ajouter une revanche au coursier.
𝑅𝑒𝑣 = 0.6 + 0.05 𝑉 √𝑦3
Où :
𝑅𝑒𝑣 , désigne la revanche en [m]
𝑉, désigne la vitesse d’écoulement dans le coursier, elle est donnée par la relation de débit en
une section de droite : 𝑉 =𝑄
𝑆=
𝑄
𝑙×𝑦
30
y, désigne le tirant d’eau dans le coursier à l’entrée du bassin de dissipation en [m].
8.1.4 Bassin de dissipation :
Que ce soit la traversée d'un déversoir ou au bas d'un coursier d'évacuateur, les eaux arrivent
au bas de l'ouvrage avec une énergie cinétique importante qui causerait des dégâts. Dans ce but
on fait suivre les ouvrages évacuateurs d'un ouvrage dit de dissipation il s'agit de dissiper le
plus possible à l'intérieur du liquide lui-même plutôt que sur le fond ou les rives du thalweg ce
qui entraînerait à la longue un déchaussement de l'ouvrage évacuateur.
Il y a plusieurs dispositifs comme les becs déviateurs (cuillers) et les cuvettes de dissipation
submergées mais les plus fréquemment utilisées sont les bassins à ressaut et les bassins du type
impact.
o Bassin à ressaut :
Ce sont des bassins où l'on localise le ressaut faisant passer le régime du type torrentiel, obtenu
au bas du déversoir, au type fluvial qui correspond aux conditions d'écoulement dans le lit de
restitution. C'est le ressaut qui dissipe l'énergie cinétique excédentaire. Ils seront protégés afin
d'éviter les affouillements.
Dimensionner le bassin de dissipation c'est lui donner une longueur supérieure à la longueur L
du ressaut et une profondeur D telle que 𝐷 ≥ 𝑦2 − 𝑦𝑎 où 𝑦2 est le tirant d’eau à la sortie et 𝑦𝑎
le tirant d’eau à l’aval.
La forme du ressaut et ses caractéristiques dépendent directement du nombre de Froude.
o Bassin de type impact :
Dans ce type de bassin la dissipation est réalisée par le choc du jet incident sur un écran vertical
qui est en général une poutre traversant le bassin de part en part. Le jet réfléchi heurte le jet
incident et crée des tourbillons qui absorbent l'énergie. Etant donnés les efforts subis par l'écran,
On limitera l'emploi du bassin de type impact à des vitesses V inférieures à 10rn/s. Les
dimensions principales se déduisent toutes de la largeur que l’on détermine à l’aide d’un abaque
en fonction du nombre de Froude.
8.2 Les évacuateurs en charge :
Dans les évacuateurs en charge l'eau transite vers l'aval du barrage par une galerie ou par une
conduite de gros diamètre disposé sous le barrage ou latéralement en rive. Cette conduite est
31
alimentée par l’intermédiaire d’un puis ou d'une tour, ou par un déversoir de surface à Crète
ronde souvent circulaire appelé « Tulipe ».
8.2.1 Le déversoir tulipe :
Le déversoir en lui-même est circulaire ou semi-circulaire. Il se prolonge par un puits suivi
d'une galerie ou d'une conduite. Ce type d'ouvrage équipera le plus souvent de grands barrages.
La loi de débit est similaire à celle des évacuateurs de surface linéaires en écoulement dénoyé.
Lorsqu'il est noyé, il se comporte comme un orifice à veine moulée.
8.2.2 Le siphon :
Le principe de fonctionnement du siphon est l'amorçage automatique par l'élévation du plan
d'eau. Le débit est proportionnel à la différence de cote entre la retenue et le niveau de restitution
en aval du barrage, élevée à la puissance ½.
8.3 Les évacuateurs vannés :
Très souvent, sur des barrages en service, on se trouve confronté à une augmentation des
besoins en eau. Grande est alors la tentation de rehausser le seuil de l'évacuateur pour
gagner de la capacité. Cependant, cette modification implique une diminution de la revanche et
donc de la sécurité du barrage. On peut donc penser à installer des seuils fusibles ou « effaçables
».
8.3.1 Déversoirs souples gonflables :
Ils sont constitués d'une membrane souple en élastomère armé fixée sur le seuil en
béton et gonflée à l'air ou à l'eau. Elle s'oppose à la poussée de l'eau, sans fléchir
grâce à la contre-pression maintenue à l'intérieur. Lorsque le niveau amont s'élève,
l'augmentation de la poussée de l'eau dégonfle partiellement ou totalement la membrane.
La hauteur de tels seuils est en général comprise entre 1,5 m et 3 m, sans pouvoir dépasser
5 m. Une longueur maximale de 100 m en une seule portée est possible.
Le regonflage peut être fait de deux manières, soit par pompage manuel soit par pompage
électrique.
32
Figure 8-1: Principe de fonctionnement des barrages souples
8.3.2 Les clapets automatiques
Dans le même ordre d'idée, on peut adjoindre à un seuil en béton un système de clapets
constitués de panneaux métalliques pivotant autour d'un axe horizontal fixé sur la crête.
En étiage, le clapet reste en position fermée, tandis qu'en période de crue, il s'abat de
manière automatique.
Figure 8-2: principe d'un déversoir vanné à clapet
33
CONCLUSION
Pour conclure, nous avons pu voir que l’hydrologie est la base de tout calcul
hydraulique. Elle nous a permis de définir et connaitre les paramètres intervenant dans le calcul
de laminage. Le laminage de crue qui est la réduction du débit de pointe de crue entrant dans le
réservoir dont le principe de calcul part de l’équation de continuité quelques soit la méthode
utilisée. Ces méthodes peuvent être une méthode numérique ou graphique. Les débits sortant
des évacuateurs sont alors réduits.
Les évacuateurs de crue sont en générale classés en évacuateurs de surface qui est très utilisé
dans les petits barrages ou des évacuateurs en charge ou des évacuateurs vannés. Ils peuvent se
placer latéralement ou frontalement mais ont tous le même rôle qui consiste à l’évacuation du
trop-plein et à leur restitution dans les rivières.
Un barrage est une infrastructure importante par sa complexité mais aussi très couteux par ses
matériaux de plus en plus chers, ainsi le dimensionnement et le choix des évacuateurs de crue
doivent être la plus précises et parfait pour que ce soit économique.
a
Références
Bibliographie :
AIT BIHI M. Pr. RHOUZLANE. Pr FUAMBA. Conception des barrages.
Bennis S. Hydraulique et Hydrologie, 2ème édition.
COMPAORE M. L. Cours de barrages, 2è édition
Centre d'Etudes Techniques Maritimes Et Fluviales (CETMEF). Février 2005. Notice sur les
déversoirs – Synthèse des lois d’écoulement au droit des seuils et déversoirs
DURAND Jean M. ROYET P. MERIAUX P. Technique des petits barrages en Afrique
sahélienne et équatoriale, CEMAGREF édition.
Estupina Borell Valérie. 2011. Le Bassin versant.
LABORDE J. P. 2009. Eléments d’hydrologie de surface
Musy A. Hingray B. Picouet C. Hydrology A sciences of Engineers
NOUREDDINE N. BOUHAMDA T. Dimensionnement D'un Évacuateur De Crues (Cas Du
Barrage De Fontaine Des Gazelles -W- Biskra)
ROCHE M.1964. Nouvelle méthode graphique pour le calcul de l’amortissement des crues dans
un réservoir.
Kluth S. Travail de fin d’études Ecole Polytechnique Universitaire Pierre et Marie curie.
b
Table des matières
Remerciement .............................................................................................................................. i
SOMMAIRE .............................................................................................................................. ii
LISTE DES FIGURES .............................................................................................................. iii
LISTE DES TABLEAUX ......................................................................................................... iii
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
Partie I : Notion d’hydrologie ........................................................................................... 2
1 La précipitation : ................................................................................................................ 2
1.1 Cycle de l’eau : ............................................................................................................ 2
1.2 Formation, appareils de mesure, traitement des données pluviométriques : ............... 3
1.2.1 Formation simple : ............................................................................................... 3
1.2.2 Appareils de mesure : ........................................................................................... 4
1.2.3 Traitement des données pluviométriques : ........................................................... 5
1.3 Répartition spatiale de la pluie : .................................................................................. 5
1.3.1 Le polygone de Thiessen : .................................................................................... 6
1.3.2 La courbe isohyète : ............................................................................................. 6
2 Bassin versant : ................................................................................................................. 7
2.1 Définition : ................................................................................................................... 7
2.2 Types et caractéristique d’un bassin versant : ............................................................. 8
2.2.1 Types de bassin versant : ...................................................................................... 8
2.2.2 Caractéristique d’un bassin versant : .................................................................... 9
2.3 Hydrogramme de crue : ............................................................................................. 11
2.3.1 Définition : ......................................................................................................... 11
c
2.3.2 Allure générale : ................................................................................................. 11
Partie II : LAMINAGE D’UNE CRUE ............................................................................ 13
3 Définition : ....................................................................................................................... 13
3.1 Définition d’une crue : ............................................................................................... 13
3.2 Définition du laminage de crue : ............................................................................... 13
4 Description du laminage artificiel : .................................................................................. 14
4.1 Contexte : ................................................................................................................... 14
4.2 Mécanisme du laminage : .......................................................................................... 14
4.2.1 Equation de continuité d’un fluide incompressible : .......................................... 15
5 Méthodologie : ................................................................................................................. 16
5.1 Volume stocké : ......................................................................................................... 16
5.2 Débit de sortie :.......................................................................................................... 16
5.2.1 Evacuation à surface libre par un déversoir : ..................................................... 16
5.2.2 Evacuation par le fond à travers une vanne ou un orifice : ................................ 17
5.3 Méthode de détermination du laminage de crue : ...................................................... 17
5.3.1 Méthode numérique : ......................................................................................... 18
5.3.2 Epure de blackmore : .......................................................................................... 19
6 Application : ..................................................................................................................... 21
6.1 Données : ................................................................................................................... 21
6.2 Détermination de l’hydrogramme laminé : ............................................................... 21
Partie III : EVACUATEUR DE CRUE .............................................................................. 25
7 Définition : ....................................................................................................................... 25
8 Type d’évacuateur de crue : ............................................................................................. 25
8.1 Les évacuateurs de surface : ...................................................................................... 25
8.1.1 Déversoir : .......................................................................................................... 26
d
8.1.2 Chenal : .............................................................................................................. 28
8.1.3 Coursier : ............................................................................................................ 28
8.1.4 Bassin de dissipation : ........................................................................................ 30
8.2 Les évacuateurs en charge : ....................................................................................... 30
8.2.1 Le déversoir tulipe : ............................................................................................ 31
8.2.2 Le siphon : .......................................................................................................... 31
8.3 Les évacuateurs vannés : ........................................................................................... 31
8.3.1 Déversoirs souples gonflables : .......................................................................... 31
8.3.2 Les clapets automatiques .................................................................................... 32
CONCLUSION ........................................................................................................................ 32
Références .................................................................................................................................. a
Table des matières ...................................................................................................................... b
AUTEUR : RAMAMONJISOA Mahery Avotra
TEL : +261 (0)33 24 465 70
EMAIL : [email protected]
Directeur de mémoire : RANDRIAMAHERISOA Alain
Titre du mémoire : EVACUATEUR DE CRUE
Nombre de page : 32
Nombre de figure : 16
Nombre de tableau : 4
Résumé :
Les évacuateurs de crue sont des ouvrages intégrant la conception des barrages qu’on nomme
ouvrages annexes. Sans ces ouvrages la sécurité des barrages n’est pas assurée ainsi que la vie
à l’aval du barrage. C’est un ouvrage permettant le passage des crues à travers le barrage en
contrôlant les côtes maximales atteintes de manière à ce qu’elles restent inférieures à la côte
assurant la stabilité du barrage. Ces évacuateurs de crue peuvent être classés en trois types qui
sont les évacuateurs de surface, les évacuateurs den charge et les évacuateurs vannés. Ils
peuvent être placés latéralement ou frontalement. Le choix du type d’évacuateur dépend de la
conception du barrage comme le site où l’on veut le construire, sa fonction. Bref, l’évacuateur
de crue est un ouvrage important dans la construction d’un barrage.
Abstract :
The spillways are works integrating the design of the dam, which is called ancillary works.
Without these works safety the safety of the dams is not assured as well as the life downstream
of the dam. It is a structure allowing the passage of the flood through the dam by controlling
the maximum dimensions reached in a way that they remain inferior to the dimension ensuring
the stability of the dam. These spillway can be classified laterally or frontally. The choice of
the type of spillway depends on the design of the dam as the site where it is to be constructed,
its function. In short, the spillways is an important building in the construction of the dam.