Expose Clr t

- -Comit de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organis du 16 au 28 mai Tunis

REPUBLIQUE DU NIGER MINISTERE DE LEQUIPEMENT DIRECTION GENERALE DES TRAVAUX PUBLICSCOMITE DE LIAISON DE LA ROUTE TRANSAHARIENNEATELIER DE FORMATION ORGANISE PAR LE CLRT DU 16 AU 28 MAI 2006 A TUNIS

EXPOSE THEME :

Assainissement routier

EXPERIENCES NIGERIENNES EN MILIEU DESERTIQUE

Prsent par:ADAMOU Issoufou Ingnieur Routier

Fvrier 2006

Expos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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SOMMAIRE

Pages INTRODUCTION PARTIE I I. ETUDE DES OUVRAGES DASSAINISSEMENT ROUTIER 1.1 Etude climatologique 1.2 Etude hydrologique 1.3 Calculs hydrauliques des ouvrages 1.3.1 Dfinitions des ouvrages 1.3.2 Buts des calculs hydrauliques 1.3.3 Dimensionnement des buses et dalots 1.3.4 Dimensionnement des fosss 1.3.5 Dimensionnement des ponts Calculs hydrauliques des petits ponts 1.3.6 Dimensionnement des radiers PARTIE II II. EXPERIENCES NIGERIENNES EN MATIERE DASSAINISSEMENT EN MILIEU DESERTIQUE 2.1 Gnralits sur le Niger 2.2 Quelles particularits a lassainissement en milieu dsertique ? 2.3 Stratgie dentretien des ouvrages dart 2.3.1 Dgradations des ouvrages dart 2.3.2 Entretien des ouvrages 2.4 Place de lassainissement dans lentretien courant 2.5 Eemple1 : Etude de la rhabilitation de la route Tahoua-Agadez-Arlit(RTA) 2.5.1 Aspects hydrologiques et hydrauliques 2.5.2 Diagnostic des ouvrages 2.6 Route et restauration de lenvironnement 2.6.1 Exemple de calculs hydrologiques et dimensionnement 2.6.2 Fonctions des ouvrages- seuils 2.6.3 Recommandations pour les techniques de seuils 2.6.4 Ralisation des travaux en haute intensit de main duvre(HIMO) 2.6.5 Quel bilan peut-on tirer de ces techniques ? CONCLUSION ANNEXES BIBLIOGRAPHIE 1 2 2 2 7 7 7 8 13 15 19

23 23 23 23 24 24 25 26 26 28 30 31 35 35 40 41 43 44 45


2


Introduction

L

eau, sous toutes ses formes : mtorique, superficielle ou souterraine, cause lingnieur dnormes difficults en ce sens quelle constitue une des causes premires des dgradations diverses rencontres sur la route. Les problmes lis leau surgissent en tous points :traverse des grandes rivires, coulement des eaux sur zones inondables, coulement des eaux pluviales, franchissement des petits cours deau ou des thalwegs .Ces problmes surviennent tout moment : en cours dtude, en cours de ralisation et durant lexploitation. Les effets de leau sur la route sont de deux sortes : _ ceux qui influent sur la prennit de la chausse savoir les problmes de glissance, dinondation , daltration des conditions de visibilit par la pluie ou par la projection produite par la circulation des vhicules ; ces problmes sont transitoires et mettent en jeu le confort et la scurit de lusager ; _ ceux qui influent sur la prennit des ouvrages routiers : il sagit des problmes drosion , de la stabilit des talus, de la fatigue de la chausse par dfaut de portance des sols; ils peuvent se produire par une dgradation de la viabilit prjudiciable au confort et la scurit puis entranent laugmentation des frais dentretien des ouvrages et parfois des mesures restrictives en certaines priodes . Donc la lutte contre laction ngative de leau se fait tous les stades de la vie dune route, c'est--dire : ds llaboration du projet ; pendant la construction ; sur la chausse en service ( priode dexploitation). En consquence, la prise en compte de lassainissement dans ltude dun projet routier est base sur deux principes essentiels, savoir : a) _ favoriser lvacuation rapide des eaux superficielles en contrlant et dirigeant le ruissellement de manire viter quils endommagent les ouvrages routiers et les proprits riveraines ; b) _ empcher ou rduire les infiltrations dans les chausses ou leurs abords immdiats et drainer les eaux ventuellement infiltres et les nappes souterraines de faon tablir et maintenir le sol dans un tat dquilibre hydraulique compatible avec les structures de chausses choisies. En conclusion, ltude hydraulique doit sintgrer dans ltude gnrale dun projet et se dvelopper progressivement au fur et mesure de lavancement du projet. Aussi, pour russir le dimensionnement judicieux des ouvrages, les trois grandes tapes suivantes doivent tre respectes : ltude climatologique ; ltude hydrologique ; les calculs hydrauliques en fonction des dbits et de la topographie du terrain naturel. Ltude doit se complter par un calcul de structures et enfin un calcul conomique en tenant compte des conditions dentretien futur. Dans cet expos, nous avons jug utile de procder en premire partie un rappel thorique sur les mthodologies dtude des petits ouvrages routiers quon peut rencontrer sur toutes les routes en gnral notamment en milieu dsertique car tudier lassainissement routier revient pour nous calculer les ouvrages dart vacuer les eaux superficielles. La deuxime partie consacre aux expriences nigriennes dans les cinq dernires annes intgre les questions dentretien en tenant compte de la stratgie en vigueur, l tude des ouvrages hydrauliques dans le cadre des projets de rhabilitation et une nouvelle stratgie de construction douvrages en pierres sches sur les routes rurales favorisant en plus la restauration de lenvironnement travers la rcupration des sols et lattnuation de lrosion hydrique. 3



PARTIE I :

ETUDE DES OUVRAGES DASSAINISSEMENT ROUTIER


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I. ETUDES DES OUVRGES DASSAINISSEMENT ROUTIER

1.1 Etude climatologiqueLa climatologie est une science de latmosphre qui consiste ltude des climats . Il est important de connatre les caractristiques climatiques de la rgion que lon voudrait amnager : _ la gense des crues qui dpend des facteurs climatologiques ; _ les contraintes et avantages climatiques afin de fixer le droulement du chantier ; Le travail de lingnieur ce stade consiste : _ la collecte et la vrification des donnes ; _ lanalyse des donnes indispensables ltude hydrologique savoir : la temprature, lhumidit , lvaporation et la pluviomtrie , en dautres termes, examiner le bilan hydrique : P(prcipitation)= R(ruissellement)+ E(vaporation) +I ( infiltration)

1.1.1 Etude pluviomtriqueLa pluviomtrie est un des facteurs les plus importants considrer dans le comportement des matriaux routiers. Autant les sols ont besoin dun minimum de teneur en eau pour bien remplir leur rle dans un corps de chausse ou dans un terrassement autant un excs deau est toujours nfaste leur bonne tenue. La pluviomtrie reprsente le facteur primordial de gense de crue sur un bassin versant . Pour cette raison, ltude de la pluviomtrie doit tre dtaille ; elle devra porter sur la distribution moyenne dans le temps et dans lespace mais galement sur la distribution statistique frquentielle quand cela est ncessaire pour la dtermination des crues correspondantes. Les pluviomtries annuelles et mensuelles permettent de percevoir lvolution spatiale de la pluviomtrie , de tracer approximativement les isohytes et de dceler les singularits ventuelles dans les prcipitations. Les relevs pluviomtriques journaliers permettent de noter la prcipitation la plus forte de chaque anne. Pour les petits bassins versants , une averse peut dclencher une crue ; donc, ltude des intensits des averses simpose , notamment pour le dimensionnement des ouvrages dassainissement routier puisque les impluviums drains sont en gnral de petites superficies.

1.2 Etude hydrologiquePar dfinition, lhydrologie se rsume ltude des eaux superficielles. Elle a pour but de rassembler puis exploiter les donnes permettant dvaluer le dbit pour un bassin versant donn ou pour un cours deau dvaluer, pour diverses priodes de rcurrences, les caractristiques des crues savoir : NPHE (niveau des plus hautes eaux), vitesse, dbits de calculs. 1.2.1Dtermination des superficies des bassins versants Pour la dtermination des superficies de bassins versants, plusieurs mthodes peuvent tre utilises(voir ci-dessous) . 1.2.2 Dtermination des dbitsExpos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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Lhydrologie revt plusieurs aspects en fonction des diffrentes mthodes qui sont utilises et des conditions de leur application parmi lesquelles on distingue : 1_lhydrologie statistique qui se base sur des mthodes statistiques utilisant des lois de probabilit, de rpartition dune variable alatoire ; 2_ lhydrologie analytique qui se propose, partir des donnes relatives laverse et au bassin versant de rechercher la suite des oprations permettant le passage de la pluie la crue, c'est--dire de lhytogramme (I=f(t)) lhydro gramme (Q=f(t)) ; 3_ lhydrologie dterministe : la gense dune crue relve de facteurs extrmement varis : climatologie,topographie, gologie, pdologie, morphologie, couverture vgtale etc. Sur un bassin versant donn, certains de ces facteurs ont un effet secondaire sur les crues mais dautres jouent un rle dterminant. Il en a rsult des formules plus ou moins complexes suivant le nombre de facteurs pris en compte et des mthodes varies telles que : _ la mthode rationnelle pour les bassins de superficie infrieure 4Km2 ; _ la mthode ORSTOM ou mthode RODIER AUVRAY(pour les superficies comprises entre 0.2 et 200Km2 _ la mthode de Caquot pour les petits bassins urbaniss de superficie infrieure 4Km2 ; _ la mthode CIEH (C. PUECH et D. CHABI GONNI) : pour les bassins couvrant plus de 2Km2 On peut galement appliquer la mthode russe que nous nous proposons de dvelopper ici en raison de sa simplicit et de son adaptation pour les calculs des ouvrages dassainissement routier.

Calcul hydrologique pour des petits bassins versants.

daprs BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367.Dbits des eaux superficielles :

Qmax = 16,7 a p % F K t K r K ao Qmax - dbit de calcul, m /s ; ap% - intensit de calcul de laverse dont la dure est gale une heure mm/min (Elle dpend de la de priode de retour pour un ouvrage donn, (tab.h_1)) ; - surface du bassin versant, km2 ; F Kr - coefficient de ruissellement qui tient compte des pertes de ruissellement (tab.h_2) ; Ka - coefficient dabattement tenant compte de la surface du bassin versant (tab.h_3) ; Kt - coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant (tab.h_4).3

Priodes de retour et probabilits de calcul hydrologique.

Tableau h_1Priode de retour, ans 100 50 20 10


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Probabilit de calcul, % Type douvrage

1 tous les ouvrages sur les routes de catgorie exceptionnelle, ponts de routes 1-2 catgorie

2 ponts de routes 3-4 catgorie

5 buses et dalots de routes 1-2 catgorie

10 buses et dalots de routes 3-4 catgorie

Surface de bassins versants (F). La surface de bassin versant (F) peut tre dtermine par les mthodes suivantes : par la calcul des coordonnes godsiques ; par la division du bassin versant en figures gomtriques simples (triangles, rectangles est) ; laide de des logiciels routires ayant des modules des travaux avec de modle digitale de relief ; laide de la grille des carrs port sur le contour de BV (mthode de papier millimtrique ). Dans le dernier cas on fait le calcul de carrs qui compltement ou partiellement appartiennent au BV. La surface est dtermine par la formule : n + nnc F = f1 c , 2 o f1 - surface de carr lmentaire exprime en units de surface demand : m2, hectare, km2 (la longueur de la ct de carr doit tre pris tenant compte de lchelle de la carte) ; nc - quantits des carres lmentaires complets ; nnc - quantits des carres lmentaires non complets. Par exemple :

Si lchelle de la carte est gale 1 :10000 et la longueur du ct du carr est gale 10 mm (en chelle de la carte 100 m) et on demande de dterminer la surface en km2, la surface de carr lmentaire f1 = 0,10 Km 0,10 km = 0,01km 2 . Application numrique :

Bassin versant n 1 Pq 3+00 Nc= 6 ; nnc=17 ; f1= 0.01Km2F= 0.01( 6+ 17/2)=0.145 Km2 Longueur du thalweg principal L= 650m Cote amont=85.6 ; cote aval= 53.67m Pente moyenne du thalweg I=( 85.6-53.67)/650=0.0337 Probabilit de calcul = 5 ; ap= 1.225 mm/mn Indice de vgtation =1 (60% du BV couvert par la vgtation) Bassin pente faible :coefficient de ruissellement Kr= 0.3 Daprs tableau h4 , Kt= 4.35 ( aprs interpolation) Alors, le dbit de calcul se dtermine par : Qmax = 16,7 a p % F K t K r K aQ= 16.7*1.225*4.35*0.3*0.145= 4.663m3/S


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DEBIT DES EAUX A EVACUER

Qmax = 16,7 a p % F K t K r K ao Qmax - dbit de calcul, m /s ; ap% - intensit de calcul de lavers la dure duquel est gale une heure mm/min (Elle dpend de la de priode de retour pour un ouvrage donn, (tab.h_1)) ; - surface du bassin versant, km2 ; F Kr - coefficient de ruissellement qui tient compte des pertes de ruissellement (tab.h_2) ; Ka - coefficient dabattement tenant compte de la surface du bassin versant (tab.h_3) ; Kt - coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant (tab.h_4). ap% = 1.225 mm/mn pour la priode de retour de 20 ans (probabilit de 5%)3

Ici

Kr=0.3 pour indice de vgtation 1 et bassin pente faible Ka=1 pour bassin de superficie /2 et H 0.80m Dans le cas des faibles hauteurs de remblai, on peut utiliser les buses arches qui ont des sections aplaties par le bas. Pour des raisons de nettoyage, la buse doit avoir une section minimale de D 0.80m.

1.3.3.2 Les dalotsLes dalots sont des ouvrages transversaux comme les buses mais de section rectangulaire ou carre et excuts exclusivement en bton arm . Ce sont des ouvrages sous chausse qui ne ncessitent aucun remblai ; une circulation mme la dalle peut tre envisage moyennant des prcautions lors de la construction ; ils ne peuvent admettre quune faible paisseur de remblai (1 2m), moins d tre calculs spcialement pour les surcharges. Si la chausse est revtir, ces remblais doivent tre proscrits. Du point de vue structurel, trois types de dalots peuvent tre projets : a) les dalots ordinaires : constitus de pieds droits verticaux fonds sur semelle ou radier gnral et sur lesquelles repose une dalle en bton arm ; b) les dalots cadres : dans lesquels la dalle, les pieds droits et le radier constituent une structure rigide en bton arm ; c) les dalots portiques : analogues aux dalots cadres mais sans radier, les pieds droits tant fonds sur semelles.Expos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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Les dalots sont en gnral adopts pour des dbits Q > 10 m3/s . Mais les dbits admissibles sont variables et peuvent tre trs levs et dans ce cas , on adopte une batterie de dalots ou de buses quand la topographie du site permet un tel dispositif.

Conditions de fonctionnement des buses et dalots :Pour dterminer les dimensions des petits ouvrages hydrauliques dune route, il convient de bien connatre les conditions dans lesquelles ils vont fonctionner et les diverses formes que peut prendre lcoulement travers ces ouvrages. Deux cas peuvent se prsenter : a) la sortie noye : par exemple, si louvrage est situ en zone inondable b) la sortie est dnoye : libre o deux cas peuvent se prsenter selon que lcoulement seffectue surface libre ou en charge ;

Les rgimes de ruissellement. forc non forc (gravitaire) coulement surface libre coulement surface libre en rgime torrentiel. en rgime fluvial.

H

(h) i

(h)H iH

(h)i

Louvrage travaille sa section complte.

Conditions : tte dentre est fusele ;

H 1,4h;

pente dinstallation (i) ne dpasse pas la pente de friction (if), i i = Q 2 . f

Dans ce cas, soit il y a dbordement du lit damont, soit lcoulement nest pas encadr par louverture de la buse (dalot). Approche hydraulique. Abaques de lOpen Channel Hydrauliques avec : H m= 1,25 (h)

Il ny a pas dbordement du lit damont et lcoulement est encadr par louverture de la buse (dalot).Formule ManningStrickler :2 Q = K S Rh 3 i 1 2

;

Rh =

KQ

Taux de remplissage : 0,8 (h). La caractristique de rugosit (K) est gale 80 pour des buses et 70 pour des dalots.

S . P

Le cas est trop exceptionnel:

Le cas est le plus courant.

Le cas est exceptionnel


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Dtermination de la longueur de buse (ou dalot)B pf1:m1

1:m1

HR

(ou h)

i

LPour les angles entre laxe de la route et louvrage (80-1000c) :

L = B pf + ( H R h) (m1 + m 2 ) B pf + 2 m ( H R h) ,o

Bpf - largeur de plate-forme, m ; HR - hauteur de remblai dans la section douvrage, m ; h - hauteur douvrage (h dalots, - buse), m ; m1, m2 - valeurs inverses des pentes de talus ;


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H oHminh ch

min

=H

TN

+h

min

,

minimale au-dessus Hmin - cote douvrage, m; HTN - cote du terrain naturel, m; hauteur minimale au-dessus hmin douvrage, m. + h ch ; h min = h + + h c + h ch diamtre de buse, m ; hauteur de dalot, m ; paisseur de mur de louvrage, m; - paisseur de couche de protection (comblement de terre), m (0,4-0,5 m) ; paisseur de couches de chausse, m.c

h

min

(h)

HTN

h mim

= + + h o h -

hc

hc hch

Lune des mthodes les plus utilises , de nos jours, cest la mthode du guide pratique pour la conception gomtrique des routes et autoroutes, Paris, Eyroles 1981 Approche hydraulique par les abaques de lOPEN Channel Hyraulique Cette mthode tient compte des rgimes dcoulement. Ainsi, pour un coulement torrentiel surface libre, en rgime torrentiel ou fluvial (voir fig), avec un coefficient de remplissage m tel que : H 1.25 (h) En fonction du dbit maximal vacuer Q, on choisit dans le tableau la capacit Q Q qui correspondrait des caractristiques prcises de louvrage recherch, notamment : _ dimensions ( L, H ou ) du dalot ou de la buse _ la pente maximale _ la vitesse lentre _ la vitesse la sortie _ la longueur correspondante de louvrage

m=

REVETEMENT DU LIT DAVAL( dapres BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367 )

Pour liminer les affouillements dangereux il faut : diminuer lnergie du ruissellement ; protger le lit daval : protger la fondation douvrage.Expos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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Schmas du revtementls

r

c

t

b

0

lr b0 c S

-

longueur du revtement ; largeur douvrage (L) ; paisseur du revtement paisseur de fondation du revtement

Br t

-

largeur du revtement ; angle de divergence ( [45o) ; profondeur dentonnoir ; profondeur dinstallation du talus de revtement ;

Paramtres gomtriques du revtement.

lr ( 3 - 4 ) b0 ;

Br ( 3 - 4 ) b0 ; S 0,35 H ;

ou H hauteur de la crue, m.

Profondeur dinstallation du talus du revtement.l r tg b0 H

0 1,55

1 0,98

2 0,78

3 0,65

4 0,59

B5 0,54

r

8 0,45

10 0,40

La profondeur dinstallation du talus du revtement doit tre le plus grande de deux valeurs : 4 t + 0,5 . t ou 3


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Comit de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organis du 16 au 28 mai Tunis

1.3.4 Dimensionnement des fosssLes fosss sont des ouvrages longitudinaux destins collecter les eaux superficielles qui ruissellent sur la chausse, sur les accotements, les talus et sur les terrains avoisinants. Le dbit vacuer est celui du secteur du bassin versant drain par le foss ; il est dtermin par la formule :

Q = 16.7 ap% F Kt Kr KaO F = surface du secteur du bassin versant drain par le foss ap% = intensit de calcul de laverse dont la dure est gale une heure (mm/mn) Kh = coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant Kr = coefficient de ruissellement Ka = coefficient dabattement La capacit des fosss est dtermine par la formule de Manning Strickler

Q= K S Rh I 1/2O Q= capacit (dbit) que peut vacuer louvrage S = section mouille en m2 Rh = rayon hydraulique (S/P) I = pente de louvrage (en nombre dcimal) P= primtre mouill Les sections des fosss peuvent avoir des formes triangulaires, trapzodales, rectangulaires ou demi-circulaires avec des parois revtues ou non . Nous optons pour les formes triangulaires ou trapzodales en fonction des dbits , pour les facilits dentretien et moins de danger pour lusager. Les pentes longitudinales sont proches de celles du TN en remblai tandis quen dblai, elles doivent tre proches de celle de la ligne rouge. Afin dviter une dgradation rapide par rosion, le choix doit tenir compte de la vitesse limite dentranement des matriaux qui est fonction de la nature des sols ou du type de revtement. La mthode de dimensionnement la plus utilise de nos jours est celle du guide pratique avec les abaques de Open Channel hydraulique . Aprs avoir dtermin le dbit de calcul, on recherche, travers les tableaux, la capacit Q Q pour laquelle on a immdiatement : _ les caractristiques du foss ( h, b, S, P) _ les pentes Imin et Imax _ la vitesse maximale(Vmax) Ainsi, en fonction des dbits vacuer,on peut choisir les types de fosss revtus ou non avec la forme des sections appropris. Par exemple :


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Type IL

Type1 1:

1: 1

h 0,50 0,75

Caractristiques L S 1,00 0,25 1,50 0,56

P 1,4141 2,12

I-1h

I-2Dbit Q, m3/s (Vitesse V, m/s) i = 1,0% i = 1,5% 0,55 0,68 (2,21) (2,70) 1,62 (2,89) 1,99 (3,54)

Type i = 0,2% 0,25 (0,99) 0,73 (1,29) i = 0,5% 0,39 (1,56) 1,14 (2,05)

I1I2

i = 2,0% 0,78 (3,12) 2,30 (4,08)

i = 2,5% 0,87 (3,49)

i = 3,0% 0,96 (3,82)

Type IIL2:3

Type2: 3

h 0,50 0,75 1,00

Caractristiques L S 1,17 0,42 1,75 2,33 0,94 1,67

P 1,70 2,55 3,40

h

II - 1

h

II - 2 II - 3Dbit Q, m3/s (Vitesse V, m/s) i = 1,0% 1,14 (2,74) 3,37 (3,59)

Type i = 0,2% 0,51 (1,23) 1,51 (1,61) 3,24 (1,95) i = 0,5% 0,81 (1,94) 2,38 (2,54) 5,13 (3,08)

II 1II 2 II 3

i = 1,5% 1,40 (3,36)

i = 2,0% 1,61 (3,83)

NB. Le dimensionnement des fosss peut tre ralis de la faon la plus prcise laide de la mthode grapho-analytique en se servant du graphique Q= f(h) o Q est le dbit vacuer et h la profondeur du foss correspondant.


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1.3 .5 Dimensionnement des ponts 1.3 .5 .1 Introduction ltude des pontsPar dfinition, le pont est un ouvrage dart qui permet une voie de communication de franchir un cours deau. Le dimensionnement dun pont implique la fixation de trs nombreux paramtres en fonction du site , des caractristiques du cours deau et du service assurer . A lgard des caractristiques du cours deau et plus particulirement de ses crues, les paramtres principaux sont ceux qui dfinissent le dbouch offert lcoulement, savoir : _ les ctes de lintrados ou des sous-poutres ; _ lemplacement des cules ; _ nombre, formes et implantation des piles. Ces paramtres ont une influence assez forte sur le cot de louvrage. Une tude hydrologique permettra dapprcier la frquence de la crue du projet. En effet, la prsence dun ouvrage hydraulique apporte , dans la plupart des cas, une surlvation de la cte naturelle de leau, surlvation plus ou moins grande selon limportance des perturbations que cet ouvrage apporte lcoulement de la crue. Pour connatre le niveau des plus hautes eaux (NPHE) prendre en compte , il faut dterminer la cte naturelle de leau au droit du franchissement sans louvrage et pour la crue du projet. A lissue de ltude hydrologique, on trouve : _ les dbits et niveaux maximaux et minimaux annuels et mensuels ; on dresse un tableau gnral des caractristiques hydrologiques. Une documentation graphique doit tre tablie ; elle se compose de : 1.la situation gographique de lendroit de franchissement de la rivire par la route ( chelles : 1/ 100 000 1/ 500 000) 2.le lev topographique de lendroit de franchissement de la rivire ( chelles : 1/500 1/5000) 3.profil en long de lendroit de franchissement ; 4.courbe de probabilit des caractristiques hydrologiques ; 5.coupe morphomtrique de la rivire : cest une section transversale de la rivire destine dterminer les caractristiques hydrauliques , savoir : vitesse, dbit, section moyenne et profondeur moyenne du courant.

1.3.5.2 Dimensionnement des petits ponts 1.3.5.2.1 Dfinition des petits pontsSont considrs comme petits ponts, les ponts dont la longueur totale nexcde pas 25m( Lp < 25m).On admet de projeter les petits ponts si la capacit des buses et dalots est insuffisante vacuer le dbit (Q > 25m3) ou par crainte dencombrement des ouvertures par les objets dplacs pendant la crue par le courant. La mthode de calculs hydrauliques des petits ponts se trouve allge par rapport celles des grands et moyens ponts, en ce sens que les buts se rsument aux : _ choix du revtement du lit et de la vitesse dentranement( Vcr); _ trouver le dbouch du pont ; _ trouver la cte minimale de la route au-dessus de louvrage HminExpos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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13.5.2.2 Calcul du dbouch du pont Calcul hydraulique des petits pontsdaprs BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367.

a) Rgimes dcoulement.Dans le cas de petits ponts on distingue deux rgimes dcoulement des eaux : non inond et inond. Le dernier cas a leu si la profondeur du ruissellement aprs le passage du pont est trs grande par rapport la profondeur de section critique. h f 1,3 hcr = 1,45 hcom = 0,73 H ' o hf profondeur de courant deau aprs le passage du pont (gale la profondeur dehcr hcom H ruissellement deau avant dexcution douvrage), m ; profondeur dans la section critique, m ; profondeur de courant deau dans la section comprim, m. profondeur de courant deau avant du pont, m.

non inond

inond

H

H

hcr

Du point de vue de la scurit du travail de petits ponts le rgime non inond est plus favorable, cest pourquoi il est prfrable et plus frquent. Dans ce cas le dbouch du pont se dtermine par la formule :

hcom

hcom

hf


hf19


b= o

QC 1,35 H3 2

,

(1)

QC H -

dbit de calcul, m3/sec ; profondeur de leau avant le pont pendant la crue, m.

H 2 hc = 1,45

2 Vcr , g

(2)

o

Vcr -

vitesse dans la section critique, m/s ;

Calcul hydraulique du pont.

. trouver hf suivant les condition naturelles de ruissellement avant dexcution douvrage ; choisir le type du revtement du lit ; fixer la vitesse correspondante au revtement (daprs le tableau Vitesses maximales) ; dterminer le rgime de ruissellement : en prenant Vcr =Va (Va vitesse admissibles pour de matriau choisi de renforcement du lit) on calcule la profondeur deau avant du pont pendant la crue (H) daprs la formule 2 (puisque la vitesse Vcr a lieu sur la petite longueur on admet daugmenter les valeurs Va de 10%) Comparer la profondeur critique (hcr) avec la profondeur correspondant aux conditions naturelles de ruissellement avant dexcution douvrage (hf).

A. - si hf < 0,73H on continuer le calcul pour le rgime non inond : on trouve le dbouch (b) du pont (daprs la formule 1) ; on prcise le dbouch du pont suivant les dimensions standardises des poutres et on recalcule la hauteur du courant deau pour le dbouch arrondi :

Q H = 1,35 b 0 o QC b0 -

3 ,

2

(1)

dbit de calcul, m3/sec ; longueur de calcul des dalle ou de poutre (Tab.__), m.

Matriaux du revtement. Vitesses maximales admissibles pour des matriaux diffrents de renforcement du lit.Dimension de pierres, cm 15 20 15-20 Vitesses (m/s) pour une profondeur moyenne deau (en m) 0,4 m 1,0 m 2,0 m 3,0 m 2,0 3,0 2,2 3,3 2,5 3,0 3,0 3,5 2,5 4,0 2,8 4,5 3,0 3,5 4,5 4,5 3,0 4,5 3,3 5,0 3,5 4,0 5,0 5,0 3,5 5,0 3,8 5,5 4,0 4,5 5,5 5,5

Matriaux de renforcement Pierres des dimensions diffrentes : en vrac en gabion Pavage une couche Pavage une couche Maonnerie de matriaux :


20


faibles moyens compacts Btons de rsistance la compression : 150 kg/cm2 200 kg/cm2

-

3,0 5,5 6,5 7,0

3,5 7,0 8,0 8,5

4,0 8,0 10.0

4,5 8,5 12,0

-

6,0 7,5

7,0 9,0

8,0 10,0

9,0 12,0

B. - si hf 0,73H on continue le calcul pour le rgime inond : on trouve le dbouch (b) du pont daprs la formule 3 ; QC , b= h f Va o QC - dbit de calcul, m3/sec ; hf - profondeur de leau dans les conditions naturelles, avant lexcution du pont, m ; Va - vitesse correspondant au type du revtement choisie, m/sec. on calcule la hauteur avant du pont suivant la formule 4 : Va , H'= hf + 2 g2 f H - hauteur avant du pont pour le rgime inond, m f - coefficient qui caractrise les conditions dcoulement deau audessous du pont (0,80-0,90) ; Va - vitesse correspondant au type du revtement choisie, m/sec.

(3)

(4)

o

1.3.5.2.3 Dtermination de la hauteur minimale de remblai dapproche.Dans tous les deux cas de rgime dcoulement on trouve la hauteur minimale de remblai dapproche avant le pont daprs le schmas suivant :

HMIN

hrem = 0,88 H ' '+ + hcon ,ohcon

hrem

0,88H

hrem - hauteur minimale de remblai dapproche, m ; H - profondeur de courant deau avant le pont (H ou H), m ; - marge de scurit, m (0,5-1,0 m) ; hcon - hauteur de poutre ou paisseur de dalle et puis lpaisseur de revtement douvrage, m.

La cote minimale du pont est dtermine daprs la cote du terrain naturel du thalweg (en ngligeant la pente dcoulement de courant deau au-dessous delouvrage) : H MIN H TN + hrem , o HTN - cote du terrain naturel du thalweg, m ;Expos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

21


hrem

hauteur minimale de remblai dapproche, m.

En conclusion, la ligne rouge ne doit pas tre trace au-dessous de Hmin mais elle ne doit pas tre aussi trop haut pour des considrations conomiques.

2.6 Dimensionnement des radiers 2.6.1. Dfinition Les radiers sont des ouvrages permettant de franchir les koris ou les rivires en basses eaux et qui sont submergs en cas de crue ; ils sont tablis sur le fond des rivires ou des koris. Leau passe exclusivement par-dessus et ils sont donc employs dans les cours deau qui restent sec pendant une bonne partie de lanne. Cest donc le type douvrage qui convient surtout pour les zones sahliennes ou dsertiques ou lon enregistre des crues fortes et brves . Pour le dimensionnement des radiers, deux cas peuvent se prsenter : _ le radier modifie localement les conditions de lcoulement ; _ le radier nintroduit aucune perturbation de lcoulement. Dans tous les cas, la largeur B du radier doit tre au moins gale la largeur de la chausse

2.6.2. Radier fond du lit Quand le profil transversal de la rivire est peu marqu au niveau du franchissement, il serait intressant de faire pouser au radier la forme du lit. Dans ce cas, le passage totalement submersible ne perturbera pas lcoulement puisque les seuls changements locaux de pente et de rugosit nauront pas le temps dtre ressentis par lcoulement. Par consquent, connaissant le dbit vacuer, la hauteur deau sur le radier pourra tre dtermine par approximations successives ( mthode grapho-analytique) laide de la formule de Manning S.Expos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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Q= K S Rh2/3I1/2O Q : dbit vacuer(m3/s) S : section mouille(m2) K : coefficient de Manning I : pente longitudinale du cours deau Rh : rayon hydraulique(S/P)

2.6.3. Radier surlev.Les contraintes imposes par le profil en long dune route obligent parfois adopter un radier surlev par rapport au fond du lit naturel. La prsence du seuil que constitue le radier provoque une surlvation du niveau amont. La surface libre sabaisse ensuite progressivement pour rejoindre laval le niveau normal de leau. On distingue alors deux types dcoulement suivant les hauteurs deau amont(Ham) et aval (Hav), comptes partir des crtes du radier. a) Ecoulement dnoy : Hav 700 m). Dans ce cas, la prconception des ailes laide dun ou de plusieurs profils travers peut tre utile.


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2.

Type 1 : seuils faibles dbits dans des sols homognes

Dimensions des seuils en fonction de la hauteurTableau 1 : Dimensions principales en cm, en fonction de la hauteur hauteur Htape 1 a/b

fouilletape 2 c/d/e

bassin de dissipationSbd1 Sbd2

paisseur murets 1)seuils longitudin.

seuil simple50 70 75 95 100 115 seuil double 120 140 145 180 185 2201)

- / 60 - / 70 - / 70 10 / 60 0 / 70 0 / 70

60 / 40 70 / 40 80 / 40 60/60/40 70/70/40 80/80/40

200 250 300 200 250 300

200 - 250 250 - 300 300 - 350

40 50 50 40 50 50

40 50 50 40 50 50

lpaisseur du muret peut tre adapt aux conditions du terrain et au dbit Seuils faible dbit dans les sols stratifis : PLAN ET COUPE

A

A

B B100 cm

sol compact

A-A

50

S bd1

S bd250 50

H H/2 0.0 -70 -140 raidisseursExpos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

TN

TN(lit)=0.0 -70 -100

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2.6.3 Ralisation des travaux en haute intensit de main duvre (HIMO)Lune des particularits de ces ouvrages est quils sont raliss en haute intensit de main duvre (HIMO) et exigent peu douvriers qualifis. Par dfinition, un projet haute intensit de main duvre(HIMO) ou haute intensit demplois est un projet o la main duvre est la ressource prdominante. La technique dexcution en HIMO implique une gestion plus difficile et un encadrement plus nombreux, une logistique lourde pour loger, ravitailler et dplacer les ouvriers. Pour russir cette technique, certaines conditions doivent tre remplies, savoir : 1. Conditions relatives aux ressources humaines Dans les pays en dveloppement, la main duvre est gnralement disponible mais il y a un seuil de densit de population en d a duquel la mthode HIMO est difficile dapplication, notamment dans les zones dsertiques o la disponibilit et le transport savreront difficiles. A cela il faut ajouter les besoins de formation, de programmation dans le temps et dorganisation. 2. Conditions techniques La mthode a ses limites dans la nature des taches que lon voudrait excuter manuellement pour questions de comptitivit, defficacit et de qualit. Par exemple : le compactage est toujours plus efficace la machine. 3 Conditions financires :

Il faut une souplesse dans la comptabilit avec un mode de rmunration qui prennise le paiement dans le dlai. Par exemple : appliquer le paiement la tache, la production ou journalier. 4 . Environnement favorable aux techniques HIMO

Pour lpanouissement des techniques HIMO, certains goulots dtranglement doivent tre levs savoir : _ absence dune politique nationale en la matire ; _ formation et quipement des PME _ formations des cadres de ladministration _ formation des bureaux dtude _ relle capacit de gestion de contrats _ disponibilit de matriaux locaux proximit des chantiers _ possibilit de mobilisation de main duvre en quantit suffisante ;. _ prennit des financements :disponibilit des bailleurs de fonds. Au Niger, on trouve dans ce domaine la banque mondiale, la coopration Allemande, la coopration Luxembourgeoise, la coopration Suisse.

2.6.4 Quel bilan peut-on tirer de ces techniques ?

Les ouvrages en pierres sches constituent une relle alternative pour les routes rurales , sous le triple signe de franchissement, dassainissement et de restauration deExpos sur lassainissement routier _ Expriences Nigriennes en milieu dsertique

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lenvironnement en milieu semi dsertique ou dsertique. Cependant, ladaptation de ces techniques aux conditions locales et leur intgration dans lcosystme peuvent constituer des limites voire des handicaps lapplication de ces mesures. Sur le plan technique, au vue du diagnostic ralis sur les ouvrages mis lpreuve durant quelques annes, le suivi et lentretien simposent et ceci met en vidence la ncessit dune amlioration de la qualit technique, lexemple des phnomnes drosion interne et deffet renard solutionns travers les crans tanches. La stratgie de formation action reste, nen point douter, un modle de transfert dexpriences et lintgration des mesures techniques dans une gestion de terroir durable demande de la part de tous les intervenants de nouvelles formes de coopration et une comprhension plus large de leur responsabilit. Linitiation la matrise douvrage des bnficiaires que sont les communauts villageoises et lintgration des techniques HIMO constituent un gage pour la prennit des ouvrages en favorisant les conditions de suivi et dentretien. Sur le plan socio-conomique, elles permettent de lutter contre la pauvret et lexode rural en procurant des emplois temporaires.

CONCLUSION

e thme assainissement , mme limit au domaine routier, est un sujet trs vaste qui ne pourrait tre trait en quelques dizaines de pages. La premire partie qui constitue quelques rappels thoriques sinscrit dans lordre gnral et par consquent, peut avoir un caractre universel. Elle pourrait stendre jusquaux calculs des structures mais pour rester dans lesprit de lexpos, nous nous sommes limits aux aspects dimensionnement. Quant la seconde partie, elle prsente les aspects essentiels des expriences Nigriennes en matire dassainissement routier en milieu dsertique durant les cinq dernires annes et constitue le fond de lexpos qui a pour but les changes dexpriences entre collgues des diffrents pays. Nous faisons appel lindulgence de tous pour les ventuelles imperfections qui pourraient tre constates. Je profite de cette occasion pour remercier Monsieur le Directeur gnral des travaux publics du Niger, tous les responsables du ministre de lquipement ainsi que tous les collgues qui ont, de prs ou de loin, facilit llaboration de ce rapport.

L


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ANNEXES

_ PHOTOS _ FICHES TYPES DINSPECTION ET DE SUIVI DOUVRAGES _ PLAN DUN MINI-BARRAGE _ PLANS TYPES DOUVRAGES EN PIERRES SECHES

BIBLIOGRAPHIE1. Etude de la rhabilitation de la route Tahoua Agadez-Arlit, BCOM , 2000 Actualisation par TECHNI-CONSULT,2004 2. Rapports annuels dentretien routier de la DRTP dAgadez de 2000 2005 3 .Etudes sur les ouvrages en pierres sches ralis par le groupe ART & GENIE 4. Les bas fonds au Niger, Transfert dexpriences : Heinz Bender & Issa Ousseini PCGES : programme conservation et gestion des eaux et des sols au Niger 5. Les routes dans les zones tropicales et dsertiques : _ Tome2 : Etude technique et conception _ Tome3 : Entretien Paris, 2e dition 1991 6. Guide pratique pour la conception des routes et autoroutes Paris, 1981 7. Les ouvrages en gabions Ministre de la coopration franaise ; Paris , 1981 8. Hydraulique routire Ministre de la coopration FRANCAISE , PARIS. Edition 1981


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Documents

Expose Clr t