Normes Malgaches de Construction des Infrastructures

TABLE DES MATIERES

TABLE DES MATIERES .................................................................................................................................................... 2

LISTE DES TABLEAUX ...................................................................................................................................................... 7

LISTE DES ILLUSTRATIONS .......................................................................................................................................... 9

1 DISPOSITIONS GENERALES .............................................................................................................................. 10

1.1 Désignation .................................................................................................................................................... 11

1.2 Cibles de NIHYCRI ....................................................................................................................................... 11

1.3 Enjeux de NIHYCRI ...................................................................................................................................... 11

1.4 Portée de NIHYCRI ...................................................................................................................................... 11

1.5 Exigences et prescriptions ....................................................................................................................... 12

1.6 Prépondérance de NIHYCRI .................................................................................................................... 12

1.7 Limites de NIHYCRI .................................................................................................................................... 12

1.8 Classement des infrastructures hydroagricoles ............................................................................. 12

2 MADAGASCAR ET LA TYPOLOGIE DES RISQUES EN MATIERE DE CRUES ET INONDATION 14

2.1 Zonage de Madagascar .............................................................................................................................. 15

2.1.1 En fonction de l’intensité pluviométrique ............................................................................... 15

2.1.2 Les différents réseaux hydrographiques .................................................................................. 17

2.1.3 La couverture végétale .................................................................................................................... 21

2.1.4 Relief et pente ...................................................................................................................................... 23

2.2 Caractéristiques régionales et typologie de risque ....................................................................... 25

3 ETUDES D’AVANT-PROJET ................................................................................................................................ 27

3.1 Différentes phases de l’étude d’avant-projet ................................................................................... 28

3.2 Contenu des études d’avant-projet ...................................................................................................... 29

4 CRUES DE DIMENSIONNEMENT ..................................................................................................................... 32

4.1 Définitions ...................................................................................................................................................... 33

4.2 Pour quels projets ? .................................................................................................................................... 33

4.3 A quel stade de la conception ? .............................................................................................................. 33

4.4 Pour quel usage ? ......................................................................................................................................... 33

4.5 Période de retour des crues de dimensionnement ........................................................................ 34

4.6 Crues de sûreté ou crues de projet ? .................................................................................................... 34

4.7 Méthode de calcul des crues de dimensionnement ....................................................................... 34

5 RESEAUX D’IRRIGATION .................................................................................................................................... 36

5.1 Définition ........................................................................................................................................................ 37

5.2 Protection d’un réseau d’irrigation ...................................................................................................... 37

5.2.1 Pour quel projet ? ............................................................................................................................... 37

5.2.2 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 37

5.2.3 Prescriptions ........................................................................................................................................ 37

6 CHOIX DU TYPE D’OUVRAGE D’ALIMENTATION .................................................................................... 44

6.1 Portée ............................................................................................................................................................... 45

6.2 Choix du type d’ouvrage d’alimentation (niveau 1) ...................................................................... 45

6.2.1 Pour quel choix ? ................................................................................................................................ 45

6.2.2 A quel stade de la conception ?..................................................................................................... 45

6.2.3 Etudes à mener ................................................................................................................................... 45

6.2.4 Justification des choix....................................................................................................................... 46

7 BARRAGE DE DERIVATION ............................................................................................................................... 48

7.1 Définition ........................................................................................................................................................ 49

7.2 Choix du site de barrage de dérivation ............................................................................................... 49

7.2.1 Pour quel choix ? ................................................................................................................................ 49


7.2.3 Etude à mener ..................................................................................................................................... 49

7.2.4 Prescription sur le choix du site .................................................................................................. 50

7.3 Choix du type de barrage de dérivation (niveau 2) ....................................................................... 51

7.3.1 Pour quel choix ? ................................................................................................................................ 51


7.3.3 Etude à mener ..................................................................................................................................... 52

7.3.4 Critères de décision ........................................................................................................................... 52

7.4 Etude géotechnique de la fondation .................................................................................................... 53


7.4.2 Objectifs ................................................................................................................................................. 53

7.4.3 Etude à mener ..................................................................................................................................... 53

7.4.4 Normes sur les essais sur sols meubles .................................................................................... 55

7.4.5 Interprétation des résultats des essais ..................................................................................... 57

7.5 Conception des barrages de dérivation .............................................................................................. 57

7.5.1 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 57

7.5.2 Prescriptions sur la conception des ouvrages en infrastructure ................................... 57

7.5.3 Exigences et prescriptions sur la conception des ouvrages en superstructure ....... 60

7.6 Dimensionnement des barrages de dérivation ............................................................................... 69

7.6.1 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 69

7.6.2 Calage hydraulique ............................................................................................................................ 69

7.6.3 Par rapport à la stabilité du barrage .......................................................................................... 70

7.6.4 Cas particulier ..................................................................................................................................... 75

7.7 Calcul de structure ...................................................................................................................................... 76

7.7.1 Cannes d’ancrage................................................................................................................................ 76

7.7.2 Structure en béton armé ................................................................................................................. 76

7.7.3 Equipements hydromécaniques .................................................................................................. 76

8 BARRAGE-RESERVOIR ........................................................................................................................................ 78

8.1 Définition ........................................................................................................................................................ 79

8.2 Choix du site et du type de de barrage-réservoir ........................................................................... 79

8.2.1 Pour quel choix ? ................................................................................................................................ 79


8.2.3 Etude à mener ..................................................................................................................................... 79

8.2.4 Prescription sur le choix du site .................................................................................................. 80

8.2.5 Prescription sur le choix du type de barrage.......................................................................... 80

8.3 Etude géotechnique de la fondation .................................................................................................... 83


8.3.2 Objectifs ................................................................................................................................................. 83

8.3.3 Etude à mener ..................................................................................................................................... 83

8.4 Conception ...................................................................................................................................................... 85

8.4.1 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 85

8.4.2 Prescriptions sur la conception de la fondation .................................................................... 85

8.4.3 Prescriptions sur la conception d’un barrage homogène en matériau étanche ...... 86

8.4.4 Prescriptions sur la conception d’un barrage zoné ............................................................. 87

8.4.5 Prescriptions sur la conception d’un barrage en enrochement ...................................... 88

8.4.6 Evacuateur des crues ........................................................................................................................ 89

8.4.7 Système de prise ................................................................................................................................. 90

8.4.8 Passerelle de manœuvre ................................................................................................................. 90

8.4.9 Echelle limnimétrique ...................................................................................................................... 90

8.5 Mise en place d’un périmètre de protection ..................................................................................... 90

8.6 Prédimensionnement du corps de barrage ...................................................................................... 91

8.6.1 Objet ........................................................................................................................................................ 91

8.6.2 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 91

8.6.3 Prescription pour le prédimensionnement ............................................................................. 91

8.7 Dimensionnement ....................................................................................................................................... 92

8.7.1 A quel stade ? ....................................................................................................................................... 92

8.7.2 Calage hydraulique ............................................................................................................................ 92

8.7.3 Par rapport à la stabilité du barrage .......................................................................................... 95

8.7.4 Protection en enrochement rip-rap ........................................................................................... 96

9 AUTRES TYPES D’ALIMENTATION ................................................................................................................ 97

9.1 Prescriptions relatives aux prises au fil de l’eau ............................................................................ 98

9.1.1 Pour le choix de ce type d’ouvrage ............................................................................................. 98

9.1.2 Sur la conception et le dimensionnement................................................................................ 98

9.2 Prescriptions relatives aux stations de pompage ........................................................................... 98

9.2.1 Pour le choix de ce type d’ouvrage ............................................................................................. 98

9.2.2 Sur la conception ................................................................................................................................ 99

10 OUVRAGE DE FRANCHISSEMENT .......................................................................................................... 100

10.1 Définition ..................................................................................................................................................... 101

10.2 Critères de choix entre un franchissement supérieur et inférieur....................................... 101

10.2.1 Ouvrage de franchissement supérieur ................................................................................... 101

10.2.2 Ouvrage de franchissement inférieur ..................................................................................... 101

10.3 Ouvrage de franchissement supérieur ............................................................................................. 102

10.3.1 Définition ............................................................................................................................................ 102

10.3.2 Prescriptions pour la conception ............................................................................................. 102

10.4 Ouvrage de franchissement inférieur............................................................................................... 103

10.4.1 Définition ............................................................................................................................................ 103


11 PROTECTION CONTRE LES CRUES ........................................................................................................ 106

11.1 Définition ..................................................................................................................................................... 107

11.2 Implantation des protections .............................................................................................................. 107

11.3 Prescription pour le choix du type de protection ....................................................................... 107

11.4 Etude géotechnique ................................................................................................................................. 107

11.5 Conception et dimensionnement ....................................................................................................... 108

11.5.1 A quel stade ....................................................................................................................................... 108

11.5.2 Digue en remblai ............................................................................................................................. 108

11.5.3 Revêtement ........................................................................................................................................ 108

11.5.4 Epis ........................................................................................................................................................ 112

12 RESEAU DE DRAINAGE ............................................................................................................................... 114

12.1 Définition ..................................................................................................................................................... 115

12.2 Conception d’un réseau de drainage ................................................................................................ 115

12.2.1 Pour quel projet ? ............................................................................................................................ 115

12.2.2 A quel stade ? .................................................................................................................................... 115

12.2.3 Conception de base......................................................................................................................... 115


12.3 Dimensionnement d’un réseau de drainage .................................................................................. 121

12.3.1 A quel stade ? .................................................................................................................................... 121

12.3.2 Période de retour ? ......................................................................................................................... 121

12.3.3 Prescriptions ..................................................................................................................................... 121

13 EXECUTION DES TRAVAUX ....................................................................................................................... 125

13.1 Champs d’application .............................................................................................................................. 126

13.2 Organisation générale ............................................................................................................................. 126

13.3 Installation de chantier et dossier d’exécution ............................................................................ 126

13.3.1 Exigences et prescriptions générales ..................................................................................... 126

13.3.2 Prescriptions en matière de l’installation de chantier .................................................... 127

13.3.3 Prescriptions sur les dossiers d’exécution ........................................................................... 127

13.4 Contrôle des travaux ............................................................................................................................... 128

13.5 Execution et contrôle des travaux des ouvrages en béton ...................................................... 131

13.5.1 Normes ................................................................................................................................................ 131

13.5.2 Dispositions opérationnelles ...................................................................................................... 131

13.6 Execution et contrôle des travaux des ouvrages en terre ........................................................ 134

13.6.1 Norme de référence ....................................................................................................................... 134

13.6.2 Agrément des matériaux .............................................................................................................. 134

13.6.3 Mise en œuvre de remblai compacté ...................................................................................... 134

13.6.4 Contrôle ............................................................................................................................................... 135

13.6.5 Dans la pratique ............................................................................................................................... 135

13.7 Exécution et contrôle des travaux des ouvrages en enrochement ....................................... 136

13.7.1 Références .......................................................................................................................................... 136

13.7.2 Dans la pratique ............................................................................................................................... 136

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : classes des périmètres irrigués ......................................................................................................... 12

Tableau 2 : la sous-classe M ........................................................................................................................................ 13

Tableau 4 : typologie régionale générale des risques par rapport aux crues, inondation et ensablement ...................................................................................................................................................................... 25

Tableau 5 : contenu indicatif des études d’avant-projet ................................................................................. 29

Tableau 6 : crues de projet et de sûreté pour chaque classe ........................................................................ 34

Tableau 7 : exigences en matière de procédure de calcul des crues ......................................................... 35

Tableau 8 : études pour le choix du type d’ouvrage d’alimentation .......................................................... 45

Tableau 9 : étude à mener dans le choix du site d’un barrage de dérivation ......................................... 49

Tableau 10 : prescriptions dans le choix du site d’un barrage de dérivation ........................................ 50

Tableau 11 : étude à mener dans le choix du type de barrage de dérivation ........................................ 52

Tableau 12 : étude géotechnique d’une fondation rocheuse d’un barrage de dérivation ................ 53

Tableau 13 : les seuils des essais géophysiques et de perméabilité .......................................................... 54

Tableau 14 : étude géotechnique d’une fondation meuble d’un barrage de dérivation .................... 55

Tableau 15 : les normes sur les essais d’identification des sols de fondation ....................................... 55

Tableau 16 : les normes sur les essais mécaniques des sols de fondation .............................................. 56

Tableau 17 : les normes sur les essais in situ des sols de fondation ......................................................... 56

Tableau 18 : calage hydraulique des barrages de dérivation ....................................................................... 69

Tableau 19 : dimensionnement de génie civil des barrages de dérivation ............................................. 70

Tableau 20 : étude à mener dans le choix du site d’implantation d’un barrage réservoir ............... 79

Tableau 21 : prescription sur le choix du site d’un barrage-réservoir ..................................................... 80

Tableau 22 : prescription en fonction de la nature géotechnique de la fondation .............................. 80

Tableau 23 : prescriptions sur les matériaux appropriés pour constituer le corps du remblai .... 81

Tableau 24 : prescriptions sur les matériaux rocheux .................................................................................... 81

Tableau 25 : prescriptions sur le choix du type de barrage en remblai ................................................... 82

Tableau 26 : essais géophysiques et critères de choix d’une fondation sur seuil rocheux .............. 83

Tableau 27 : seuils des essais géophysiques et de perméabilité ................................................................. 84

Tableau 28 : coefficient de perméabilité en fonction de la nature de sol ................................................ 85

Tableau 29 : prescriptions relatives à l’étanchéité de la fondation ........................................................... 86

Tableau 30 : prescriptions pour le prédimensionnement d’un barrage en remblai ........................... 91

Tableau 31 : prescriptions sur le prédimensionnement de la largeur de crête du barrage ............ 91

Tableau 32 : prescriptions sur le prédimensionnement de la revanche minimale ............................. 92

Tableau 33 : calage hydraulique d’un barrage-réservoir ............................................................................... 92

Tableau 34 : dimensionnement de génie civil du corps de barrage-réservoir ...................................... 95

Tableau 35 : prescriptions sur le dimensionnement de la protection en rip-rap ................................ 96

Tableau 36 : prescriptions sur le blocométrie du rip-rap .............................................................................. 96

Tableau 37 : prescriptions sur la conception d’un ouvrage de franchissement supérieur (bâche) ............................................................................................................................................................................................. 102

Tableau 38 : prescriptions sur la conception d’un ouvrage de franchissement inférieur (siphon inversé) ............................................................................................................................................................................ 104

Tableau 39 : prescriptions contre les affouillements au pied de talus .................................................. 109

Tableau 40 : dimensionnement du revêtement en enrochement ............................................................ 111

Tableau 41 : prescriptions pour l’étude de base d’un réseau de drainage........................................... 115

Tableau 42 : prescriptions sur la conception de base d’un réseau de drainage ................................ 116

Tableau 43 : prescriptions sur la section des drains ..................................................................................... 119

Tableau 44 : prescriptions sur le dimensionnement d’un réseau de drainage .................................. 121

Tableau 45 : prescriptions relatives à la vitesse maximale admissible dans un drain ................... 124

Tableau 46 : prédimensionnement des écartements des drains ............................................................. 124

Tableau 47 : prescriptions en matière de contrôle de travaux ................................................................. 128

Tableau 48 : normes sur les essais d’identification de matériaux d’emprunt .................................... 134

LISTE DES ILLUSTRATIONS

Illustration 1 : zonage de Madagascar par rapport à la pluviométrie maximale journalière, fréquence centennale .................................................................................................................................................... 16

Illustration 2 : les principaux réseaux hydrographiques de Madagascar ................................................ 20

Illustration 3: carte d’occupation des sols de Madagascar ............................................................................ 22

Illustration 4 : carte des pentes de Madagascar ................................................................................................. 24

Illustration 5 : dispositif de protection des canaux en déblai ....................................................................... 39

Illustration 6 : dispositif de protection des canaux en remblai (cas 1) .................................................... 41

Illustration 7 : dispositif de protection des canaux en remblai, cas 2 ....................................................... 42

Illustration 8 : implantation d’un barrage au fil de l’eau ................................................................................ 46

Illustration 9 : prescriptions relatives au radier ................................................................................................ 59

Illustration 10 : vue en 3D du dispositif type au niveau d’un barrage de dérivation ......................... 60

Illustration 11 : liaison entre le corps du barrage et sa fondation ............................................................. 61

Illustration 12: vue en plan et coupe du dispositif d’ensemble ................................................................... 65

Illustration 13: vue en 3D et coupe système dessableur - décharge ......................................................... 66

Illustration 14 : barrage ouvert et à aiguilles ...................................................................................................... 68

Illustration 15: dimensionnement hydraulique et de génie civil des barrages de dérivation ........ 74

Illustration 16: prescriptions relatives aux barrages homogènes .............................................................. 87

Illustration 17: prescriptions relatives aux barrages zonés.......................................................................... 88

Illustration 18 : prescriptions relatives aux barrages en enrochement ................................................... 89

Illustration 19: calcul de revanche sur un barrage-réservoir ...................................................................... 94

Illustration 20 : prescriptions contre les affouillements au pied du talus ........................................... 110

Illustration 21 : prescriptions sur l’orientation des épis ............................................................................. 113

Illustration 22 : prescriptions relatives aux réseaux de drainage ........................................................... 119

1 DISPOSITIONS GENERALES

NORMES MALGACHES DE CONSTRUCTION D’INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES CONTRE LES CRUES ET LES INONDATIONS

NIHYCRI

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1.1 DESIGNATION

On désigne par l’acronyme NIHYCRI, les normes malgaches de construction des infrastructures hydroagricoles contre les crues et inondations.

1.2 CIBLES DE NIHYCRI

NIHYCRI cible tous acteurs techniques entrant dans le processus de la construction d’infrastructures hydroagricoles. Les cibles sont principalement :

- La direction du génie rural auprès du ministère de l’agriculture ; - Les responsables techniques auprès des différents services techniques des ministères

concernés par l’aménagement hydroagricole ; - Les responsables techniques auprès des différents organismes et institutions de

financement ; - Les responsables techniques auprès des différents projets et programmes œuvrant dans

la construction des infrastructures hydroagricoles ; - Les responsables techniques auprès de la collectivité décentralisée au niveau des sites de

projets d’aménagement hydroagricole (niveau régional et communal) ; - Les responsables techniques auprès des structures organisationnelles des usagers de

l’eau ; - Les professionnels du secteur de bureaux d’études ; - Les professionnels du secteur des travaux de construction hydroagricole.

1.3 ENJEUX DE NIHYCRI

Les principaux enjeux de NIHYCRI sont : 1) Présenter des normes nationales sur la conception, le dimensionnement, la construction

et la maîtrise d’œuvre des projets d’aménagement hydroagricole. 2) Les infrastructures construites selon NIHYCRI :

a. Résistent aux crues et inondations dans le cadre de la durée de vie technique projet des infrastructures ;

b. Sont à l’abri de l’ensablement qui constitue un facteur aggravant, conduisant à la destruction des infrastructures, à un niveau de crues inférieures à celles pour lesquelles, elles sont dimensionnées.

1.4 PORTEE DE NIHYCRI

NIHYCRI donne des prescriptions et exigences purement techniques en matière de conception, dimensionnement, construction, contrôle des travaux en relation directe avec les risques des crues et inondations sur les infrastructures hydroagricoles et leurs zones d’influence directes.

NIHYCRI s’applique à toutes les infrastructures destinées à l’irrigation, au drainage et à la protection des périmètres irrigués susceptibles d’être concernées par la problématique de crues, inondations et ensablement.

NIHYCRI présente des exigences obligatoires, des prescriptions et des recommandations.

NIHYCRI a pour objet d'accroître la sécurité des infrastructures hydroagricoles de façon à : - protéger les personnes et les biens contre les risques associés à la présence de ces

infrastructures ; - atténuer les impacts socio-économiques des crues et inondations sur les périmètres

irrigués ; - sécuriser les investissements réalisés dans le cadre de l’aménagement hydroagricole.

NIHYCRI s’applique : - à toute nouvelle construction sur des nouveaux aménagements hydroagricoles ;


NIHYCRI

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- à toute réhabilitation visant la reconstruction d’infrastructures clés sur des réseaux hydroagricoles existants ;

- à toute réhabilitation intégrant le volet remise en conformité par rapport aux normes.

1.5 EXIGENCES ET PRESCRIPTIONS

Dans les différents articles constituant NIHYCRI, on distingue les exigences des prescriptions.

NIHYCRI donne des exigences qui sont des termes à respecter obligatoirement. Les exigences de portée générale sont axées sur les types d’activités à réaliser.

NIHYCRI donne des prescriptions détaillées qui sont des guideline ou guide de bonne pratique. Le suivi à la lettre des prescriptions n’est pas obligatoire. Elles servent de référence et de guide et sont à adapter selon le contexte réel du projet.

1.6 PREPONDERANCE DE NIHYCRI

NIHYCRI constitue le texte de référence conditionnant la sécurité et la pérennité des infrastructures hydroagricoles dans le territoire national malgache par rapport aux risques des crues et inondations. La sécurité et la pérennité des infrastructures priment sur toutes les autres considérations, NIHYCRI est prépondérant dans le domaine couvert par sa portée, définie en 1.3, sur tout autre texte.

1.7 LIMITES DE NIHYCRI

NIHYCRI est une norme technique portant sur la protection des infrastructures hydroagricoles contre les crues et les inondations, elle ne donne aucune prescription d’ordre socio-organisationnel, environnemental et administratif. Par ailleurs, elle est limitée uniquement à ce qui est en relation directe avec la sécurité et la pérennisation des infrastructures hydroagricoles par rapport aux crues et inondations.

1.8 CLASSEMENT DES INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES

Les infrastructures hydroagricoles sont classées, selon un premier niveau de classement, en fonction de leur importance du point de vue socio-économique, qui dépend de la superficie totale des parcelles de culture que le réseau domine.

On distingue les cinq classes suivantes :

Tableau 1 : classes des périmètres irrigués

Classes Caractéristiques

Classe I Superficie supérieure à 3000 Ha

Classe II Superficie comprise entre 1000 et 3000 Ha

Classe III Superficie comprise entre 200 et 1000 Ha

Classe IV Superficie comprise entre 75 et 200 Ha

Classe V Superficie inférieure à 75 Ha

Du point de vue impacts de la rupture des infrastructures clés (barrage, retenue et digue de protection) sur le milieu humain, et particulièrement, les impacts appréhendés sur la vie humaine, on considère une classe spécifique portant sur les ouvrages. Ainsi, il est attribué à chaque infrastructure (barrage, retenue et digue de protection) la sous-classe M, dans le cas où sa rupture risquerait de causer des pertes de vies humaines sur sa zone d’influence directe.


NIHYCRI

Page 13

Tableau 2 : la sous-classe M

Classes Caractéristiques

Sous-classe M Infrastructure (barrage, retenue ou digue de protection) dont la rupture risque de causer directement des pertes de vie humaines.

2 MADAGASCAR ET LA TYPOLOGIE DES RISQUES EN

MATIERE DE CRUES ET INONDATION


NIHYCRI

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2.1 ZONAGE DE MADAGASCAR

2.1.1 En fonction de l’intensité pluviométrique

La pluviométrie maximale journalière constitue un indicateur direct du risque en matière de crues pour les bassins versants de petite taille (inférieur à 10 km2) où le temps de concentration est à l’échelle horaire ou journalière. La cartographie de la page suivante donne le zonage de Madagascar relatif à la pluviométrie maximale journalière de fréquence centennale.

Par ailleurs, avec le relief, elle constitue le facteur principal qui conditionne l’intensité des actions des eaux sauvages.

On constate d’après la cartographie présentée à la page suivante que les zones présentant le maximum de valeur de la pluviométrie maximale pendant 24 heures et pour fréquence centennale sont celles des zones littorales Est et Ouest en excluant les côtes de la partie Sud, entre Morombe et Vangaindrano. C’est la haute terre et toute la partie Sud qui présente les moins de risques par rapport à la pluviométrie maximale de 24 heures.

Si pour la haute terre et la zone Sud, Pmax,24 se trouve dans la fourchette 148 – 192 mm, les zones les plus exposées sur la Côte Est voient le Pmax,24 dans une fourchette de 414 – 457, donc de 2,5 à 3 fois supérieure.


NIHYCRI

Page 16

Illustration 1 : zonage de Madagascar par rapport à la pluviométrie

maximale journalière, fréquence centennale


NIHYCRI

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2.1.2 Les différents réseaux hydrographiques

Dès que l’on dépasse la taille de bassin versant de 10 km2, la taille du bassin versant, donc l’emplacement des infrastructures hydroagricoles par rapport au réseau hydrographique prend de plus en plus d’importance par rapport aux données de la pluviométrie localisée. Le tableau suivant résume les caractéristiques du réseau hydrographique à l’échelle nationale, selon les données issues de mesures hydrométriques à long terme, réalisées par ORSTOM et publiées dans l’ouvrage intitulé « Rivières et fleuves de Madagascar »1.

Tableau 3 : Caractéristiques des réseaux hydrographiques de Madagascar

Zones Bassins Superficie (km2)

Station Maximaux observés Fréquence 100 ans

Nom Superficie

contrôlée

(km2)

Débits

(m3/s)

Débits

caractéristiques

(l/s/km2)

Débits

(m3/s)

Débits

caractéristiques

(l/s/km2)

Crues

exutoires

(m3/s)

Nord, Montagne Ambre

Besokatra 303 Sakamary Be 18 4,43 246

Saharenana 350 Pont RN6 197 1120 5685

Nord, Versant occidental

Mananjeba 1 372 Ankatoto 945 1470 1556 2050 2169 2 976

Mahavavy du Nord 3 497 Ambilobe 3120 10500 3365 10750 3446 12 051

Sambirano 2 944 Ambanja 2830 6240 2205 8200 2898 8 532

La loza 12 735 Ambodivohitra 2800 641 229 730 261 3 324

Nord, versant oriental

Fanambana 1 835 Morafeno 1830 2580 1410

Lokoho 2 023 Andapa 1040

Versant oriental Maningory 12 641 Andromba 6855 966 141 860 125 1 580

Iazafo 275 Morafeno 103 165 1602

Onibe 2 469 Mitanonoka 965 0

Ivondro 3 573 Ringaringa 2560 2980 1164 4720 1844 6 589

Rianila 7 635 Brickaville 6000 12000 2000 12200 2033 15 522

Mangoro 17 670 Mangoro gare 3600 2750 764 4300 1194 21 098

Mananjary 7 028 Atsindra 2260 1670 739 1870 827 5 812

Namorona 2 287 Vohiparara 587 1100 1874 1450 2470 5 649

Faraony 2 741 Vohilava 2005 3800 1895 5550 2768 7 587

Matitanana 4 342 Mahasoabe 3920 5250 1339 5 814

1 Danloux, J. et al. 1993. Fleuves et rivières de Madagascar. IRD ORSTOM.


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Zones Bassins Superficie

(km2)

Station Maximaux observés Fréquence 100 ans

Nom Superficie

contrôlée

(km2)

Débits

(m3/s)

Débits

caractéristiques

(l/s/km2)

Débits

(m3/s)

Débits

caractéristiques

(l/s/km2)

Crues

exutoires

(m3/s)

Mananara Sud 17 196 Manangaty 14160 3540 250 4770 337 5 795

Manampanihy 2 227 Elanary 1087

Efaho 727 Fanjahira 195 1210 6205 1820 9333 6 785

Sud Mandrare 12 565 Amboasary 12435 15000 1206 19500 1568 19 702

Manambovo 5 822 Tsihombe 2712 1170 431 2500 922 5 368

Menarandra 8 826 Tranoroa 5330 7200 1351 8250 1548 13 663

Linta 6 277 Ejeda 1700

Versant occidental Onilahy 32 343 Tongobory 27700 1590 57 1680 61 1 973

Fiherenana 7 742 Mahaboboka 4020

Mangoky 55 061 Banian 50000 32000 640 34000 680 37 441

Morondava 6 420 Dabara 4640 6380 1375 11000 2371 15 222

Tsiribihina 47 656 Betomba 45000 27500 611 36300 807 38 458

Demoka 1 665 Bevatry 1325

Kimazimazy 837 Soatanana 260

Tsiombikary 92 Tsiombikary 24

Namela 537 Antanandeva 680 930 1368

Mahavavy du Sud 19 203 Sitampiky 12800 0

Betsiboka 48 687 Antsatrana 18645 5060 271 5000 268 13 048

Mahajamba 14 781 Androka 13050 0

Sofia 28 768 Pont RN6 23500 23500 1000


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L’observation de ce tableau permet de constater que :

1) Un seul réseau hydrographique (celui d’Efaho ; versant oriental) présente un débit spécifique supérieur à 5000 l/s/km2. Il s’agit d’une exception étant, un bassin versant de faible superficie, présentant une pente moyenne élevée et sous un micro-climat particulièrement agressif du point de vue hauteur de pluie maximale journalière.

2) Il n’existe que trois réseaux hydrographiques dans une fourchette de 2500 à 5000 l/s/km2 (Faraony, Sambirano et Mahavavy du Nord). Ces trois bassins se situent sous l’influence d’un climat particulièrement pluvieux, avec un bassin versant de superficie assez faible, avec une pente moyenne, élevée).

Les risques des crues sont très élevés sur ces quatre réseaux marqués par un débit des crues qui peut être très élevé, avec un temps de concentration relativement faible.

Presque tous les autres réseaux hydrographiques du bassin oriental, côté Nord, se trouvent dans une fourchette de 1000 à 2500 l/s/km2. On trouve également le fleuve Morondava dans cette fourchette. Les risques des crues sont à un niveau moyen sur ces bassins versants. Pour le fleuve Morondava, ce risque est élevé étant donné la morphologie du lit du fleuve et sa dynamique fluviale qui est très critique.

3) Dans la fourchette de 500 à 1000 se trouve les réseaux hydrographiques du bassin versant, côté Sud. Ces réseaux prennent leur source de la haute terre où la pluviométrie maximale de 24 heures est la plus faible. Les risques des crues sont à un niveau modéré sur ces réseaux.

On trouve également deux géants du versant occidental (Mangoky et Tsiribihina) dans cette fourchette. Ce sont les deux plus grands en matière de superficie du bassin versant drainé et en matière des crues centennales (38.458 m3/s pour Tsiribihina et 37.400 sur Mangoky). Si les risques des crues sur la partie en aval du cours principal sont très élevés, ils sont à un niveau modéré sur le haut bassin et sur le bassin moyen).

4) Dans la fourchette de 0 à 500 l/s/km2, on y trouve également deux géants : le Betsiboka et l’Onilahy. Ces deux réseaux prennent leur source des zones où la pluviométrie maximale journalière, pour une fréquence centennale est la plus faible. Ces deux réseaux sont également marqués par une pente moyenne qui est faible. Les risques des crues est très faible sur le Onilahy.


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Illustration 2 : les principaux réseaux hydrographiques de Madagascar


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2.1.3 La couverture végétale

L’occupation des sols ou plus précisément, la couverture végétale constitue un facteur important qui détermine les risques en matière de crues et d’ensablement.

Les couvertures denses freinent les écoulements superficiels tout en retenant par leur système racinaire les couches de sols superficielles, ce qui limite à la fois les crues, les attaques d’eau sauvage et l’ensemble du phénomène d’ensablement.

On constate d’après la cartographie présentée à la page suivante qu’à l’échelle nationale, la couverture végétale est dominée par la savane et la savane arborée qui occupent toute la partie centrale, la partie Ouest et une bande de terre sur la partie Sud-Est de la grande île. La forêt dense et la forêt dégradée ne sont plus rencontrées que sur un mince corridor entre la terre centrale et la bande de littoral Est et la partie Nord. La partie centrale et Est de la bande de littoral Est est occupée surtout par de mosaïques de culture issues de la pratique de tavy. Des fourrées et fourrées dégradées sont rencontrées sur le littoral Sud et Sud-Ouest.


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Illustration 3: carte d’occupation des sols de Madagascar


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2.1.4 Relief et pente

Le relief et la pente constituent le dernier facteur déterminant les risques d’érosion et d’ensablement. Les reliefs les plus accidentés sont rencontrés sur les zones montagneuses (Nord, terre centrale, massif de l’Anosy) et les falaises (corridor Est, etc.).

Les pentes sont faibles sur toute la partie Ouest, l’extrême Sud et la mince bande de terre du littoral Est.


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Illustration 4 : carte des pentes de Madagascar


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2.2 CARACTERISTIQUES REGIONALES ET TYPOLOGIE DE RISQUE

Le tableau suivant donne une typologie régionale générale des différents risques par rapport aux crues, inondation et ensablement. Il s’agit d’une appréciation à une échelle régionale, compte tenu des facteurs dominants. A plus petite échelle, les facteurs locaux sont prépondérants et le niveau de risque change.

Tableau 4 : typologie régionale générale des risques par rapport aux crues, inondation et ensablement

Zone Caractéristiques Typologie et niveau de risque

Crues rivières Eaux sauvages

Inondation Ensablement cours d’eau

Erosion BV directe

Nord : Régions SAVA et

DIANA à l’exception du

littoral

Pluviométrie : moyenne

Réseau hydrographique : crues de moyenne à importance

Couverture végétale : forêt dense, dégradée et mosaïque de culture

Relief : accidenté

Moyen Important Faible Moyen Faible à Moyen

Nord-Ouest : Sofia, Boeny

et Betsiboka

Pluviométrie : moyenne à intensive en allant vers le littoral

Réseau hydrographique : crues d’importance moyenne à important

Couverture végétale : savane et savane arborée

Relief : peu accidenté

Moyen à important

Important Moyen Important Important

Terre centrale : Analamanga, Alaotra

Mangoro, Vakinankaratra,

Itasy, Amoron’i Mania, Mahatsiatra Ambony et la

partie centrale de

Ihorombe

Pluviométrie : peu intensive à moyenne

Réseau hydrographique : crues de moyenne importance


Relief : accidenté marqué aussi par l’abondance de plaines

Moyen Important Moyen Important Important


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Zone Caractéristiques Typologie et niveau de risque

Crues rivières Eaux sauvages

Inondation Ensablement cours d’eau

Erosion BV directe

Corridor Est : partie

comprise entre la terre centrale et le littoral Est

Pluviométrie : très intensive

Réseau hydrographique : crues d’importance moyenne

Couverture végétale : forêt dense, forêt dégradée et savane arborée

Relief : accidenté

Moyen Important Faible Moyen Faible à Moyen

Littoral Est : Mince bande

de terre au niveau du littoral entre Antsiranana

et Taolagnaro

Pluviométrie : très intensive

Réseau hydrographique : crues d’importance moyenne

Couverture végétale : savane arborée ou mosaïque de culture


Moyen Faible Moyen Moyen Faible

Ouest : Bongolava, Melaky, Menabe et Atsimo

Andrefana

Pluviométrie : moyenne à intensive en allant vers le littoral

Réseau hydrographique : crues d’importance importante à très importante


Relief : peu accidenté à part le Bongolava

Important Important Important Important Important

Extrême Sud : partie Sud

d’Atsimo Andrefana et

Androy

Pluviométrie : peu ntensive

Réseau hydrographique : crues de faible importance

Couverture végétale : fourrée et fourrée dégradée


Faible Faible à Moyen

Faible Moyen Faible à Moyen

3 ETUDES D’AVANT-PROJET


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3.1 DIFFERENTES PHASES DE L’ETUDE D’AVANT-PROJET

La réalisation d’une phase d’étude d’avant-projet détaillé (APD) est une exigence pour tout projet d’aménagement hydroagricole qu’il s’agit d’aménagement nouveau, d’extension ou de réhabilitation.

Pour tout nouvel aménagement et extension, sauf dans des cas exceptionnels, une étude d’avant-projet sommaire (APS), préalable et indépendante de l’APD est à réaliser, dans l’objectif de pouvoir disposer en toute indépendance, de plusieurs variantes d’aménagement parmi lesquelles, un choix est à faire.

Le maître de l’ouvrage peut décréter le cas exceptionnel et se passer de la phase APS si le contexte technique du projet le justifie amplement. Le maître de l’ouvrage explique ce cas d’exception par une note de présentation écrite.

Pour les projets de reconstruction et de réhabilitation, le maître de l’ouvrage peut décider en fonction du contexte technique du projet de la tenue ou non d’une phase APS. Une note de présentation est nécessaire pour expliquer ladite décision.


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3.2 CONTENU DES ETUDES D’AVANT-PROJET

Le tableau suivant résume les prescriptions de NIHYCRI en matière d’études d’avant-projet types :

Tableau 5 : contenu indicatif des études d’avant-projet

Eléménts Etudes à faire / procédés / méthodes Pour quel projet Phase Moyens

Configuration réseau irrigation

Topographie : plan de masse avec côte altimétrique et courbe de niveau ou modèle numérique de terrain

Hydraulique fluviale : dynamique fluviale des cours d’eau concernés

Hydrologie : calcul des crues des cours d’eau concernés

Nouvel aménagement et projet d’extension ;

Projet de réhabilitation traitant la dégradation du réseau d’irrigation à cause des crues.

APS Ingénieur GR responsable études

Equipe topographe

Equipe SIG et de traitement cartographique

Hydrologue

Hydraulicien fluvial

Choix du type d’ouvrage

d’alimentation

Hydrologie : Adéquation ressources besoins ;

Hydraulique fluviale : Etude portant sur la forme naturelle de la rivière, ripisylve et évolution des berges ;

Topographie : plan de masse avec côte altimétrique ou modèle numérique de terrain

Etude géotechnique : reconnaissance de base sur la disponibilité des matériaux locaux

Analyse : choix du type d’ouvrage d’alimentation

Pour tout projet où il est envisagé l’aménagement d’un nouvel ouvrage d’alimentation


Hydrologue


Equipe topographe


Barrage de dérivation : choix

du site

Etude géotechnique : Reconnaissance des sols de fondation (lit de la rivière) et des berges en recherche de sites stables, par test d’identification visuels et sensitifs

Hydraulique fluviale : Etude détaillée sur l’écoulement fluvial en identifiant le lit mineur, lit majeur, les zones d’affouillement et de dépôt, en se basant sur des investigations et observations directes et une analyse cartographique.

Pour tout projet où il est envisagé l’aménagement d’un nouveau barrage de dérivation


Hydrologue


Equipe topographe


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Topographie : Lever de détail, de profil en travers et de profil en long sur les différents sites potentiels sur une bande dont la longueur minimale est de 20 fois la largeur du lit au droit du site.

Hydraulique : Calcul des plans d’eau pour différentes fréquences de crues par application de la formule d’écoulement (Manning Strickler ou équivalent) sur la section d’écoulement.

Analyse : choix du type d’ouvrage d’alimentation

Barrage de dérivation : choix

du type de barrage

Hydraulique : Calcul des plans d’eau pour les crues de projet et de sûreté par application de la formule de déversoir ou de vanne, (selon le cas) sur la section d’écoulement et en optant pour différents scénarii (seuil fixe, seuil mobile)

Hydraulique fluviale : Calcul du transport solide et du risque d’ensablement

Analyse : choix du type de barrage de dérivation

Pour tout projet où il est envisagé l’aménagement d’un nouveau barrage de dérivation



Barrage en terre et

digue de protection :

conception

Etude géotechnique : étude de la portance et de la perméabilité des sols de fondation ; étude d’identification des matériaux disponibles


Hydrologie : Adéquation ressources besoins ; calcul des crues

Conception : choix du type (homogène, zoné en enrochement) et conception

Pour tout projet où il est envisagé l’aménagement d’un nouveau barrage-réservoir


Laboratoire géotechnique

Toutes

infrastructures :

conception

Etude géotechnique : étude de la portance et de la perméabilité des sols de fondation

Conception des ouvrages en infrastructure

Conception des ouvrages en superstructure

Pour tout projet APS Ingénieur GR responsable études

Laboratoire géotechnique

Toutes

infrastructures :

Dimensionnement hydraulique Pour tout projet APD Ingénieur GR responsable études


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Dimensionnement Dimensionnement de génie civil Ingénieur de génie civil

Ingénieur de structure

Réseau de

drainage :

configuration


Hydrologie : calcul du débit spécifique du drainage

Hydraulique : calcul de l’écartement

Pour tout nouveau projet de drainage


Equipe topographe


Hydrologue

Réseau de

drainage :

dimensionnement

Dimensionnement hydraulique Pour tout projet de drainage

APD Ingénieur GR responsable études

4 CRUES DE DIMENSIONNEMENT


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4.1 DEFINITIONS

Les crues de projet sont les valeurs du débit des crues de pointe utilisées pour le dimensionnement des infrastructures d’alimentation (dérivation, prise directe et retenue), protection et franchissement (supérieur ou inférieur) à la limite de leur fonctionnement optimal. Elles sont utilisées dans les calculs à l’état limite de service.

Les crues de sûreté sont les valeurs du débit de pointe constituant le maximum que les infrastructures peuvent tolérer, à la limite de leur sécurité physique. Elles sont utilisées dans les calculs à l’état limite ultime.

4.2 POUR QUELS PROJETS ?

NIHYCRI exige le calcul des crues de dimensionnement pour tout projet, de toute classe, entrant dans la portée des présentes normes, telles que définies à la section 1.4, à l’exception des infrastructures caractérisées par :

- Une alimentation en eau exclusivement par des eaux souterraines ; - Aucune interaction ni influence de tout cours d’eau, rivière ou fleuve, ni sur les

périmètres irrigués ni sur les infrastructures hydroagricoles.

4.3 A QUEL STADE DE LA CONCEPTION ?

A l’exception des cas précisés à 4.2, NIHYCRI exige de réaliser le calcul des crues de dimensionnement durant la phase de conception.

Sauf selon les cas précisés à 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, les calculs des crues de dimensionnement sont effectués durant la phase APS.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, les calculs relatifs aux crues de dimensionnement sont réalisés durant la phase d’études APD.

4.4 POUR QUEL USAGE ?

Pour tout nouvel aménagement, les crues de dimensionnement sont utilisées comme base de calculs des infrastructures hydroagricoles par rapport aux crues.

Pour tout projet de reconstruction / réhabilitation, les crues de dimensionnement sont utilisées pour le calcul de toutes les infrastructures à reconstruire totalement et la vérification et évaluation des risques sur les infrastructures existantes ne respectant éventuellement pas NIHYCRI.


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4.5 PERIODE DE RETOUR DES CRUES DE DIMENSIONNEMENT

NIHYCRI exige les périodes de retour à considérer dans le calcul des crues de projet et de sûreté pour les différentes classes, selon le tableau suivant :

Tableau 6 : crues de projet et de sûreté pour chaque classe

Classes Durée de vie

(ans)

Crues projet

(ans)

Crues de sureté

(ans)

M CMP

I 100 100 450

II 75 75 350

III 50 50 225

IV 20 à 30 20 à 30 90 à 135

V 10 10 45

4.6 CRUES DE SURETE OU CRUES DE PROJET ?

Les crues de projet sont utilisées pour le dimensionnement dans le cas où le dépassement des crues de dimensionnement sur les infrastructures ne causerait pas la destruction de l’infrastructure. Dans le cas contraire où le dépassement des crues de dimensionnement causerait la destruction des infrastructures, les crues de sûreté sont utilisées.

Ainsi, dans tout calcul de calage hydraulique et dimensionnement par rapport à la stabilité des infrastructures, les crues de sûreté sont toujours utilisées comme crues de dimensionnement. Les crues de projet sont utilisées pour le calage hydraulique des infrastructures pour lesquelles, les submersions temporaires causées par le dépassement des crues de dimensionnement ne causeraient aucune dégradation ou que des dégradations mineures sur les infrastructures et le périmètre irrigué.

Les crues de projet sont utilisées dans le dimensionnement des ouvrages de protection de niveau secondaire tels que les ouvrages de franchissement des eaux sauvages.

Le calcul de drainage ne mettant pas en jeu l’intégrité des infrastructures est réalisé avec les crues décennales ou les crues de projet.

4.7 METHODE DE CALCUL DES CRUES DE DIMENSIONNEMENT

NIHYCRI exige le minimal suivant en ce qui concerne les méthodes de calcul à adopter pour l’évaluation des crues de dimensionnement :

- Tout calcul des crues de dimensionnement pour tout projet dans la classe M nécessite de procéder par méthode déterministe, utilisant un modèle de production, loi pluie-débit adaptée et un modèle de propagation des crues, ou modèle de transfert. Des simulations donnant les CMP à l’exutoire en réponse aux averses correspondantes à la PMP1 sont requises, pour un pas de temps minimal journalier. La modélisation est à compléter par la méthode statistique et l’analyse de l’historique sur les Plans des Hautes Eaux Exceptionnelles connues.

1 Pluie maximale possible


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- Pout toute classe, en dehors de la classe M et pour tout projet situé directement dans un bassin versant jaugé, disposant d’observations hydrométriques sur une période suffisamment longue, statistiquement significative pour la période de retour en question, la méthode statistique probabiliste, basée sur la monographie hydrologique disponible sur le bassin versant en question est exigée. Elle peut être complétée par la méthode déterministe, l’analyse de l’historique sur les Plans des Hautes Eaux Exceptionnelles connues en dehors de la période couverte par la monographie hydrologique et par une méthode empirique.

- Pour la classe I et dans le cas où le bassin versant dans lequel le projet se situe directement ne dispose d’observations hydrométriques de durée supérieure à dix ans, il est exigé de procéder par méthode déterministe, utilisant un modèle de production, loi pluie-débit, adapté et un modèle de propagation des crues, ou modèle de transfert. Des simulations des averses correspondantes à la pluviométrie de période de retour de 450 ans sont requises, pour un pas de temps minimal journalier. La modélisation est à compléter par l’analyse de l’historique sur les Plans des Hautes Eaux Exceptionnelles connues et une méthode empirique appropriée.

- Pour les classes II à V et dans le cas où le bassin versant dans lequel le projet se situe directement ne dispose d’observations hydrométriques de durée significative, procéder à des modèles empiriques appropriés (Louis Duret ou équivalent) est exigé. Le calcul empirique est à compléter par l’analyse de l’historique sur les Plans des Hautes Eaux Exceptionnelles connues.

Le tableau suivant résume les exigences minimales de NIHYCRI en matière de méthode de calcul des crues de projet et de sûreté :

Tableau 7 : exigences en matière de procédure de calcul des crues

Classes BV jaugées BV non jaugées

M Déterministe : modélisation

I Statistique Déterministe : modélisation

II Statistique Empirique

III Statistique Empirique

IV Statistique Empirique

V Statistique Empirique

5 RESEAUX D’IRRIGATION


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5.1 DEFINITION

Le réseau d’irrigation constitue l’ensemble des ouvrages linéaires (canaux) et ponctuels qui assure le transit et la distribution de l’eau d’irrigation jusqu’aux parcelles à irriguer.

Un réseau d’irrigation présente généralement : - Un ou plusieurs ouvrages d’alimentation ; - Le canal tête morte qui achemine les débits de l’ouvrage d’alimentation jusqu’au réseau

de distribution ; - Le réseau de distribution est organisé en canaux principaux, secondaires, tertiaires, etc.

NIHYCRI donne dans le cadre de ce chapitre les exigences et les prescriptions sur la conception, et le dimensionnement du réseau d’irrigation pour le protéger contre les crues et l’ensablement qui constitue un facteur aggravant.

5.2 PROTECTION D’UN RESEAU D’IRRIGATION

5.2.1 Pour quel projet ?

NIHYCRI donne les normes de protection d’un réseau d’irrigation pour tout : - Nouvel aménagement et projet d’extension ; - Projet de réhabilitation traitant la dégradation du réseau d’irrigation à cause des crues.

5.2.2 A quel stade ?

Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, les activités consistant à concevoir le système de protection du réseau d’irrigation est à réaliser durant la phase APS. Des variantes de configurations différentes peuvent être présentées dans le cadre de l’APS.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, toute la conception est à réaliser durant la phase d’études APD.

5.2.3 Prescriptions

Dans l’esprit de préserver le réseau d’irrigation contre les crues, NIHYCRI prescrit de considérer les différents cas de figure suivants :

- Cas 1 : pour les tronçons de canal en déblai qui longe du versant (tanety) ou qui sont creusés directement dans les sols d’une plaine ou de dépôt d’alluvion, les crues destructrices attaquent directement le canal sur plusieurs points, voire sur des tronçons entiers.

- Cas 2 : pour les tronçons de canal en remblai tracé à travers un thalweg ou une plaine, les attaques viennent des cours d’eau franchis, des eaux sauvages provenant des thalwegs ou du besoin d’équilibre entre le niveau d’eau des deux côtés du canal.

Concernant le phénomène d’ensablement qui constitue un facteur aggravant de toute attaque des crues, NIHYCRI considère les différentes origines suivantes :

- Cas 1 : les sédiments sont acheminés par le débit solide de l’eau d’alimentation ; - Cas 2 : les sédiments viennent des eaux de ruissellement provenant des versants ou des

plaines ou alluvions traversés (cas 1 plus haut) et collectées par le canal ; - Cas 3 : les sédiments viennent des eaux sauvages ou des rivières en crues (cas 2 plus

haut) - Cas 4 : les sédiments sont les fruits de l’érosion des parois internes du canal d’irrigation.

NIHYCRI exige à ce que la protection des canaux d’irrigation contre les différents risques selon les différents cas présentés plus haut soit considérée dans la conception et le dimensionnement d’un réseau d’irrigation.


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NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour configurer les réseaux d’irrigation pour les préserver des crues et de l’ensablement :

- Tronçon de canal longeant un versant (tanety) : o Il faut éviter autant que possible que les eaux de ruissellement soient collectées

directement par le tronçon de canal par : � La conception de systèmes de collecte et de franchissement des eaux

sauvages sur des points précis, pour chaque micro sous-bassin versant de déversement direct. Le travail à faire consiste à :

• Parcourir en détail le versant pour délimiter chaque micro sous-bassin versant en fonction de la topographie et des tendances des écoulements ;

• Mettre en place un système de collecte (fossé de garde) des eaux de ruissellement les dirigeant vers un seul point de franchissement ;

• Dans le cas fréquent où le charriage est important, prévoir des pièges à sables constitués de gabions ou autres systèmes adéquats, pour freiner le déversement des sables jusqu’au canal ;

• Concevoir un système de franchissement par-dessus le canal (passage supérieur) ;

• Concevoir en aval, un système de dissipation d’énergie pour stabiliser les eaux de ruissellement collectées et de descente d’eau ou de chenal jusqu’à des émissaires ou autres lieux de déversement sûrs.

• Tout le système est à dimensionner par rapport aux crues de projet et en tenant compte des poussées dues aux sédiments charriés par les eaux sauvages.

� La mise en place d’un drain de garde ou ceinture destiné à récupérer les

eaux de ruissellement. Il est à implanter entre le versant et le canal d’irrigation et doit déboucher vers un exutoire.

o Dans le cas où les entrées d’eaux sauvages ne peuvent pas être évitées : � Le tronçon du canal devant transiter les eaux sauvages jusqu’au premier

exutoire ou décharge est dimensionné de façon à pouvoir transiter la somme du débit nominal d’irrigation et des crues de projet relatives aux eaux sauvages.

� Il est recommandé de mettre en place en fin de chaque tronçon où des possibilités d’entrée d’eaux sauvages ne sont pas écartées, un système de dessableur – décharge (déversoir de sécurité) qui :

• présente un bassin calculé pour permettre la décantation de produits solides, avec une fréquence de dessablage supérieure ou égale à un (1) mois pour les classes V, IV et III et supérieure ou égale à trois (3) mois pour les classes I et II ;

• est équipé d’un système de chasse de sable constitué d’un système à vanne à crémaillère, à vis ou tout autre système adéquat et d’un chenal d’évacuation aboutissant dans le lit d’un cours d’eau naturel ou d’un drain (la vidange du dessableur est assurée par autocurage ou par un système mécanique) ;

• le chenal d’évacuation de sables est calé pour une vitesse de 2 à 3 m/s, avec des parois et lit protégés (perrés maçonnés, maçonnerie ou béton) ;

• est équipé d’un déversoir latéral de sécurité ou d’un système de siphon de sécurité automatique faisant évacuer vers le chenal


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d’évacuation de sables les excédents d’eau dépassant le débit nominal du canal, avec une capacité minimale d’évacuation égale aux crues de projet des eaux sauvages sans que la revanche ne dépasse 15 cm (classes III à V) et 25 cm (classes I et II) ;

• est équipé d’une vanne de fermeture à crémaillère ou à vis ou tout autre système adéquat, à son aval vers l’entrée du bief aval, pour faciliter les opérations d’entretien et de dessablage.

Illustration 5 : dispositif de protection des canaux en déblai

DETAIL 1

o Pour renforcer encore la préservation du canal contre l’ensablement, l’érosion interne et la formation de brèches, il convient de :

� Dimensionner chaque bief de façon à ce que la vitesse nominale soit comprise entre 0,5 et 1 m/s pour les sols peu cohésifs et 0,5 à 1,5 m/s pour les sols cohésifs. Au-delà de ces valeurs, il convient de mettre un revêtement.

� Mettre en place des ouvrages de chutes ou de coursier à chaque passage du régime fluvial au régime torrentiel.

� Mettre en place un système de ligne anti-érosive (vétiver) sur le versant dominant le canal à une distance inférieur à 5 m par rapport à la gueule du canal.

� Organiser tout le système de piste, chemin et sentier utilisé par les usagers pour accéder jusqu’au canal, pour le traverser ou pour faire traverser, troupeaux, engins agricoles, véhicules à deux ou à quatre roues, et d’éviter tout franchissement sauvage.


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� Aménager les pistes, chemins et sentiers ainsi que les ouvrages de franchissement adéquats (passages pour piétons, à zébus, à charrettes, etc.).

� Organiser toutes les autres activités sociales pouvant être réalisées à l’intérieur du canal (baignade, lessive, abreuvement, etc.) et aménager les infrastructures adéquates.

o Les tronçons de canal longeant un versant, surtout, pentu sont exposés au phénomène de glissement causant la coupure du tronçon, un phénomène qui s’accentue en période des crues. Il convient ainsi pour ce cas de réaliser des calculs de stabilité géotechnique de l’assise du canal en tenant compte des conditions de saturation causées par l’écoulement à l’intérieur du canal en terre et des eaux d’infiltration durant les crues. La mise en place d’un tronçon en dur (muret, canal bétonné, canal maçonné) est recommandée quand un canal en terre ne présente pas un niveau de stabilité satisfaisant.

- Tronçon de canal en remblai traversant une plaine ou un thalweg :

o Il faut bien analyser toutes les sources de crues destructrices qui peuvent venir de :

� Cours d’eau franchis par le canal ; � Cours d’eau situés parallèlement au canal dont le lit majeur risque

d’atteindre la digue extérieure protégeant le canal ; � Eaux sauvage provenant d’un sous-bassin versant dont la sortie est

obstruée par le canal en remblai.

o Des prescriptions sont données pour chaque source de crues : � Crues provenant de cours d’eau franchis par le canal :

• Mise en place d’un ouvrage de franchissement adéquat. • Calage de l’ouvrage de franchissement par rapport aux crues de

sûreté du cours d’eau franchi. • Calage des digues de protection du canal par rapport aux crues de

sûreté du cours d’eau franchi.

� Crues provenant de cours d’eau situés parallèlement au canal : • Calage de la digue de protection du canal (côté cours d’eau) par

rapport aux crues de sûreté du cours d’eau en question. • Mise en place d’un système de protection anti-érosive du

parement extérieur (extérieur au canal) de la digue du côté du cours d’eau.

• Mise en place d’épis de protection si nécessité. • Mise en place d’ouvrages de franchissement des eaux sauvages

(passage inférieur) et de chenaux de collecte les ramenant vers les exutoires (un dispositif peu recommandable dans le cas où le cours d’eau en question charrie beaucoup de sédiments).

• Mise en place d’un système de drain entre le cours d’eau et la digue de protection du canal de façon à dévier les crues avant qu’elles n’attaquent le canal.


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Illustration 6 : dispositif de protection des canaux en remblai (cas 1)

� Eaux sauvage provenant d’un sous-bassin versant dont la sortie est obstruée par le canal en remblai :

• Mise en place d’un système de drain longeant le canal pour collecter les eaux sauvages provenant du sous-bassin versant et d’un système de passage des eaux sauvages sous le canal en remblai du système de drain vers un système de chenal conduisant les crues vers les exutoires. Des attentions particulières sont à apporter dans la protection contre les sédiments étant donné que les passages inférieurs sont très sensibles à ce phénomène.

• Ou, dans le cas où le canal sur remblai se trouve sur une plateforme qui domine topographiquement le niveau du terrain naturel à la sortie des eaux sauvages, il est possible de mettre en place un système de tapis drainant en matériau granuleux, sous la plate-forme du remblai, avec du géotextile comme filtre et anti contaminant. Dans ce cas, il est généralement nécessaire de


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mettre en place un revêtement interne du canal de façon à limiter les pertes par percolation vers le tapis drainant.

Illustration 7 : dispositif de protection des canaux en remblai, cas 2

DETAIL 1

DETAIL 2


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o Pour renforcer encore la préservation du canal contre l’ensablement, il convient de :

� Dimensionner chaque bief de façon à ce que la vitesse nominale soit comprise entre 0,5 et 1 m/s pour les sols peu cohésifs et 0,5 à 1,5 m/s pour les sols cohésifs. Au-delà de ces valeurs, il convient de mettre un revêtement.

� Mettre en place des ouvrages de chutes ou de coursier à chaque passage du régime fluvial au régime torrentiel.

� Organiser tout le système de piste, chemin et sentier utilisé par les usagers pour accéder jusqu’au canal, pour le traverser ou pour faire traverser, troupeaux, engins agricoles, véhicules à deux ou à quatre roues, et d’éviter tout franchissement sauvage.

� Aménager les pistes, chemins et sentiers ainsi que les ouvrages de franchissement adéquats (passages pour piétons, à zébus, à charrettes, etc.).

� Organiser toutes les autres activités sociales pouvant être réalisées à l’intérieur du canal (baignade, lessive, abreuvement, etc.) et aménager les infrastructures adéquates.

6 CHOIX DU TYPE D’OUVRAGE D’ALIMENTATION


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6.1 PORTEE

NIHYCRI exige le suivi du processus décrit dans ce chapitre, pour tout projet, de toute classe, où il est envisagé de construire un nouvel ouvrage d’alimentation à parti des eaux de surface, que ce soit pour un nouvel aménagement, pour extension ou pour reconstruction de l’ouvrage d’alimentation existant.

6.2 CHOIX DU TYPE D’OUVRAGE D’ALIMENTATION (NIVEAU 1)

6.2.1 Pour quel choix ?

NIHYCRI exige de procéder à un premier choix (niveau 1) entre un barrage de dérivation (barrage – prise), un barrage de retenue (barrage – réservoir), une prise au fil de l’eau ou une station de pompage.

6.2.2 A quel stade de la conception ?

Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, le choix du type d’ouvrage d’alimentation est à réaliser durant la phase APS. Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, le choix du type d’ouvrage d’alimentation est à réaliser durant la phase d’études APD.

6.2.3 Etudes à mener

Pour le choix de premier niveau consistant à choisir entre un barrage de retenue (barrage réservoir), barrage de dérivation (barrage prise), prise au fil de l’eau ou station de pompage, NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour les études à réaliser :

Tableau 8 : études pour le choix du type d’ouvrage d’alimentation

Discipline Descriptif / méthode /moyen Eléments biens livrables

Hydrologie Apports, besoins en eau culture et adéquation ressources – besoins.

Logiciel CROPWAT, FAO

Capacité des ressources disponibles à faire face aux besoins selon différents scénarii de type d’alimentation

Hydraulique fluviale

Etude portant sur la forme naturelle de la rivière, ripisylve et évolution des berges

Cartographie en plan lit de la rivière désignant les points déterminants relatifs à la dynamique du lit de la rivière

Descriptif analytique portant sur la stabilité du lit et l’évolution des berges

Topographie Vérification topographique de la domination générale des ressources par rapport aux parcelles à irriguer

Plan de masse avec côte topographique matérialisant la zone du point d’eau, les parcelles à irriguer et les bornes de repères.

Matériaux locaux Vérification de la disponibilité de matériaux locaux (emprunt et carrière)

Plan de la zone indiquant l’emplacement des zones d’emprunt et carrières potentielles.

Descriptif général des zones identifiées (caractéristiques générales des matériaux, estimation approximative de la puissance)


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6.2.4 Justification des choix

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le choix d’ouvrage d’alimentation :

6.2.4.1 Barrage de dérivation :

- Les sites potentiels dominent topographiquement les champs de culture à irriguer ; - Le site présente un cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la période

d’irrigation et qui satisfait les besoins ; - Le cours d’eau présente un lit stable caractérisant la partie haute des fleuves où la partie

amont des rivières, marqué par une vallée étroite et un tracé quasiment rectiligne ; - Les tracés à méandre, à lit unique très sinueux, peuvent convenir à la mise en place d’un

barrage de dérivation, mais avec attention particulière sur les risques de contournement lors de la conception ;

- Les tracés en tresse (un lit très large et plat avec plusieurs chenaux instables, séparés par plusieurs îles) et divagants (lit moyennement large, avec un lit principal très sinueux pouvant comporter encore jusqu’à trois bras) ne conviennent pas du tout à l’implantation d’un barrage de dérivation.

6.2.4.2 Prise au fil de l’eau (directe) :

- Domination topographique assurée ; - Le site présente un cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la période

d’irrigation et qui satisfait les besoins ; - Le plan d’eau aux basses eaux domine topographiquement le plan d’eau nécessaire au

niveau de l’ouvrage de prise pour dominer les parcelles de culture ; - Le cours d’eau présente un lit unique stable avec des belles courbes (extrados) ; - La mise en place d’un épi est nécessaire dans le cas de tracé rectiligne.

Illustration 8 : implantation d’un barrage au fil de l’eau


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6.2.4.3 Barrage-réservoir (retenue) :

- Domination topographique assurée ; - Le site ne présente aucun cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la

période d’irrigation et qui satisfait les besoins ; - Il existe de sites favorables à l’implantation d’un bassin de retenue,

environnementalement et socialement acceptable ; - Les matériaux tels que matériaux d’emprunt et rocheux sont disponibles localement.

6.2.4.4 Station de pompage :

- Le site présente un cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la période d’irrigation et qui satisfait les besoins ;

- La domination topographique n’est pas assurée.

7 BARRAGE DE DERIVATION


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7.1 DEFINITION

Un barrage de dérivation est un ouvrage qui assure la dérivation d’une partie du débit d’un cours d’eau pour alimenter le réseau hydroagricole. Le débit pouvant être dérivé dépend du débit instantané du cours d’eau et doit couvrir les besoins en eau d’irrigation.

7.2 CHOIX DU SITE DE BARRAGE DE DERIVATION


NIHYCRI exige de procéder à un choix technique du site d’implantation du barrage de dérivation, après que le choix de procéder à un tel ouvrage est pris.


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, le choix du site du barrage de dérivation est à réaliser durant la phase APS. Dans ce cas, des variantes de choix peuvent être proposées au maître de l’ouvrage.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, le choix du site de barrage de dérivation est à réaliser durant la phase d’études APD.

7.2.3 Etude à mener

Pour le choix du site d’implantation, NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour les études à réaliser :

Tableau 9 : étude à mener dans le choix du site d’un barrage de dérivation

Discipline Descriptif / méthode /moyen Résultats / biens livrables

Géotechnique Reconnaissance des sols de fondation (lit de la rivière) et des berges en recherche de sites stables, par test d’identification visuels et sensitifs

Descriptif sommaire sur la situation générale des matériaux au fonds du lit de la rivière (qualité du seuil rocheux éventuel, caractéristiques granulométriques générales pour les sols, caractéristiques et existence de galets).

Vue en plan et profil en travers délimitant la limite des différents types de seuil rencontrés, particulièrement exigés dans le cas de seuil partiellement rocheux ou présentant un niveau d’altération différentielle d’un point à l’autre.

Descriptif analytique sur les matériaux constituant les berges et leur stabilité structurale.

Hydraulique

fluviale

Etude plus détaillée sur l’écoulement fluvial en identifiant le lit mineur, lit majeur, les zones d’affouillement et de dépôt, en se basant sur des investigations et observations directes et une analyse cartographique.

Cartographie en plan de la rivière, délimitant le lit mineur et le lit majeur, les zones d’affouillement et les zones de dépôt.

Descriptif analytique présentant les différentes options d’implantation les risques de contournement et


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d’accumulation de sable liés à chacune.

Topographie Présentation en plan sur une échelle assez large, obtenu à partir de photographies aériennes et/ou de cartographie existante du tronçon du cours d’eau où le site est à choisir.

Lever de détail, de profil en travers et de profil en long sur les différents sites potentiels sur une bande dont la longueur minimale est de 20 fois la largeur du lit au droit du site.

Topographie transversale et longitudinale sur chaque site.

Eléments d’appréciation de la domination topographique de chaque site.

Hydrologie Calcul des plans d’eau pour les crues de projet par application de la formule d’écoulement (Manning Strickler ou équivalent) sur la section d’écoulement.

Analyse permettant d’analyser le niveau d’eau en période de crues sur les différents sites, permettant d’apprécier et comparer les risques.

7.2.4 Prescription sur le choix du site

Tableau 10 : prescriptions dans le choix du site d’un barrage de dérivation

Discipline A prescrire

(par ordre décroissant)

A éviter

Géotechnique

fondation

- Seuil rocheux sain ; - Seuil rocheux altéré en

surface (nécessitant un décapage de la partie altérée) ;

- Argile stable ; - Limon et sable fin.

- Seuil rocheux fissurés ; - Seuil rocheux dont la

classification lithologique le situe dans les classes dites « limitées » (calcaire argileux, grès faiblement cimentés et récif de roche dolomite à cavités vides) ou « médiocres » (calcaires schisteux, coralien, schiste argileux, ardoise, schiste, craie et gypse)

- Galet et gravier grossier profond ;

- Argiles instables ; - Sols hétérogènes avec strates

sables / argiles.

Géotechnique

berges

- Rive constituée de dépôt d’alluvion récent et fragile ;

- Sol sablonneux instable et perméable.

Section

d’implantation

- Lit mineur dans une vallée encaissée permettant la maîtrise des crues de sûreté sans débordement.

- Section présentant une largeur importante : plus la

Tout emplacement : - Privilégiant le contournement

du site à travers une rive fragile (alluvion notamment)

- Favorisant le débordement en période des crues pouvant


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A éviter

section du cours d’eau est large, plus les crues s’évacuent plus facilement.

causer des dégradations de biens d’autrui en amont, inhérent à l’implantation du barrage ;

- Positionnant l’axe de la prise principale dans une zone de dépôt (intrados).

- Situé dans le lit d’un drain naturel ou artificiel jouant un rôle important dans le drainage.

Topographie Site situé en tête des parcelles dominant l’ensemble de la plaine et des parcelles à irriguer.

- Site ne dominant pas les parcelles à irriguer.

- Site où la mise en place du barrage provoque topographiquement, du débordement en amont.

- Site pour lequel, la mise en place du barrage risque de perturber le fonctionnement des ouvrages hydrauliques implantés en amont.

7.3 CHOIX DU TYPE DE BARRAGE DE DERIVATION (NIVEAU 2)


Une fois que le premier choix est arrêté, NIHYCRI exige de procéder à un deuxième choix (niveau 2), entre un barrage à seuil fixe ou à seuil mobile, effaçable ou à aiguilles.


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, le choix du type de barrage de dérivation est à réaliser durant la phase APS. Dans ce cas, des variantes de choix peuvent être proposées au maître de l’ouvrage.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, le choix du type de barrage de dérivation est à réaliser durant la phase d’études APD.


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Pour le choix entre différents types de barrage de dérivation, entre un barrage fixe et un barrage mobile, NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour les études à réaliser :

Tableau 11 : étude à mener dans le choix du type de barrage de dérivation


Hydrologie Calcul des plans d’eau pour différentes fréquences de crues par application de la formule de déversoir ou de vanne, (selon le cas) sur la section d’écoulement et en optant pour différents scénarii (seuil fixe, seuil mobile)

Plans d’eau en période des crues (crues de sûreté) par rapport à la topographie du site, définissant les risques de débordement en tenant compte de la conception du barrage (seuil fixe ou mobile).

Hydraulique

fluviale

Calcul du transport solide et du risque d’ensablement par :

- Evaluation de la charge des eaux du cours d’eau et des caractéristiques granulométriques des sédiments ;

- Calcul du transport solide en fonction des caractéristiques du sédiment et le régime fluvial

Poids et volume de sédiments arrivant en amont de l’ouvrage durant une période de temps donnée (mensuel, trimestriel et annuel)

Analyse permettant d’apprécier la possibilité de chasse à partir de vannes de chasse sur une partie seulement de la section barrée, en fonction de l’importance des sédiments.

7.3.4 Critères de décision

Un barrage de dérivation de type fixe ou à seuil fixe convient quand : - la rivière présente une bonne marge par rapport à l’évacuation des crues de projet, que

la mise en place du seuil fixe ne risque pas de la faire sortir de son lit ; - le site se caractérise par un régime fluvial marqué par un débordement vers un lit

majeur important, impossible à dominer, sans qu’aucun risque de dégradation de biens d’autrui en amont, inhérent à l’implantation du barrage ne soit à craindre ;

- le site se caractérise par une submersion totale périodique ; - le transport solide n’est pas critique et il est techniquement possible de chasser les

dépôts par des vannes de fonds ou vannes de chasses implantées sur une partie seulement du barrage.

Un barrage mobile, effaçable ou à aiguilles convient quand : - la mise en place d’un barrage fixe ne permet pas de contenir et maîtriser les crues de

projet, pouvant conduire au contournement de l’ouvrage et/ou à des dégradations de biens en amont suite au débordement causé par le barrage ;

- l’évacuation des sédiments nécessite toute la largeur de la section de la rivière.


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7.4 ETUDE GEOTECHNIQUE DE LA FONDATION


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, l’étude géotechnique de la fondation du barrage de dérivation est à réaliser durant la phase APS, étant donné qu’une mauvaise appréciation de la nature de la fondation peut conduire à un mauvais choix sur la variante d’aménagement.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, l’étude géotechnique de la fondation est à réaliser durant la phase d’études APD.

7.4.2 Objectifs

Les objectifs des études géotechniques de la fondation sont :

- Evaluer la portance et les paramètres déterminant la portance des sols de fondation ; - Evaluer la perméabilité et les paramètres déterminant la perméabilité des sols de

fondation.


7.4.3.1 Seuil rocheux

Les études menées dans le cadre du choix du site du barrage de dérivation (7.2) permettent déjà de faire un premier classement du site rocheux en rocheux sain (roche mère non altérée jusqu’en surface) et en rocheux altérés en surface. A noter que les seuils rocheux fortement fissurés, ainsi que la fondation en galet ou gravier grossier profond sont à éviter, vu les difficultés à maîtriser les percolations.

NIHYCRI exige dans le cadre de l’étude géotechnique approfondie de la fondation à seuil préclassé rocheux de mener les investigations suivantes :

Tableau 12 : étude géotechnique d’une fondation rocheuse d’un barrage de dérivation

Type seuil Classe Exigence

Rocheux sain Classe I ou barrage de sous-classe M, ou barrage dont la longueur est supérieure ou égale à 30 m

Etude géophysique (sismique réfraction ou petite sismique) pour localiser des éventuelles failles à l’intérieur du socle rocheux.

Essai de perméabilité LUGEON (NF P 94-131)

La présence de faille importante en profondeur, mise en évidence par les essais géophysiques, constitue un critère de rejet du site.

Autres classes et barrage dont la longueur est inférieure à 30 m

Site à retenir sans aucun autre essai.

Rocheux altérés en surface Classe I ou barrage de sous-classe M, ou barrage dont la longueur est supérieure ou égale à 30 m



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Autres classes et barrage dont la longueur est inférieure à 30 m

Décapage de la partie altérée en surface.

Aucun autre essai si l’altération est visuellement limitée en surface.

A abandonner si l’altération se poursuit en profondeur, en présentant de fissurations profondes.

Rocheux fortement fissurés, de

lithologie limitée ou médiocre,

galet ou gravier grossier profond

Toute classe A rejeter dès la phase du choix du site (5.1.4).

Ces essais ont pour principal but d’évaluer la perméabilité du seuil rocheux et d’identifier et localiser les éventuels accidents et fissures importantes en profondeur pouvant causer de fuites importantes sous le barrage.

Le tableau suivant donne la classification des seuils rocheux en fonction des paramètres obtenus des essais :

Tableau 13 : les seuils des essais géophysiques et de perméabilité

Essais Valeurs

Sismique réfraction

Vitesse onde de compression

(m/s), hors nappe

- Calcaire compact : 3000 à 5000 - Granite sain : 4500 à 5500 ; - Gneiss sain : 5000 à 6000 ; - Basalte sain : 5500 à 6000 ; - Quartzite sain : 3000 à 4500 ; - Schiste sain : 2500 à 4500.

Tout rocher impropre présente une vitesse inférieure à 2500.

LUGEON - 0 à 1 : excellent rocher ; - 1 à 5 : bon rocher ; - 5 à 10 : rocher moyen ; - > à 10 : rocher médiocre.


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7.4.3.2 Seuil meuble

NIHYCRI exige dans le cadre de l’étude géotechnique approfondie de la fondation à seuil préclassé meuble de mener les investigations suivantes :

Tableau 14 : étude géotechnique d’une fondation meuble d’un barrage de dérivation

Longueur

barrage

Classe Exigences Prescriptions

Supérieure ou

égale à 30 m

Toute classe Essais de portance in situ Pressiomètre, pénétromètre statique CPT, pénétromètre statique piézocône CPTU ou phicomètre

Inférieure ou égale à 30 m

Classe I ou sous-classe M

Essais de portance in situ Pressiomètre, pénétromètre statique CPT, pénétromètre statique piézocône CPTU ou phicomètre

Toute autre classe

Essais d’identification Sur des échantillons remaniés ou non remaniés : granulométrie, poids volumique apparent, etc.

Essais mécaniques Triaxiaux, œdométriques, etc. sur des échantillons non remaniés obtenus par forage carotté : angle de frottement interne, cohésion non drainée, etc.

7.4.4 Normes sur les essais sur sols meubles

Les normes régissant les essais pouvant être réalisées sont les suivantes :

7.4.4.1 Essais d’identification

Tableau 15 : les normes sur les essais d’identification des sols de fondation

Type Norme Domaine

d’application

Résultats attendus

Prélèvement XP P 94-202 Méthodologie et procédures de prélèvement échantillons

Echantillons remaniés et non remaniés

Granulométrie XP P 94-041

XP P 94-056

XP P 94-057

Classification des sols Courbe granulométrique

Poids volumique

apparent

NF P 94-053

NF P 94-054

Classification des sols Poids volumique apparent

Limites d’Atterberg NF P 94-051

NF P 94-052.1

Classification des sols Limites de liquidité, de plasticité et indice de plasticité

Essai au bleu de

méthylène

NF P 94-068 Classification des sols VBS (valeur du bleu de méthylène du sol) déterminant son argilosité

Classification sols NF P 11-300 Classification des sols Classe des sols standardisée


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7.4.4.2 Essais mécaniques et hydrauliques

Tableau 16 : les normes sur les essais mécaniques des sols de fondation

Type Norme Domaine

d’application

Résultats attendus

Essai de

compression

uniaxiale

NF P 94-077 Calcul de fondation

Module de compression uniaxiale et contrainte de rupture à la compression simple

Essai triaxial NF P 94-074 Calcul de fondation

Calcul de stabilité des berges

Cohésion et angle de frottement interne

Essai œdométrique XP P 94-090-1 Calcul de fondation

Module œdométrique déterminant la compressibilité du sol

7.4.4.3 Essais in situ

Tableau 17 : les normes sur les essais in situ des sols de fondation

Type Norme Domaine d’application Résultats attendus

Pressiomètre

Menard

NF P 94-110 - Identification des sols

- Calcul de fondation

- Courbes pressiométriques exprimant la variation du Module Menard (EM) et de la Pression Limite (Pl) en fonction de la couche de sol rencontrée.

- Nature de sol à différente profondeur obtenue en fonction des valeurs de EM et Pl.

Pénétromètre statique CPT


- Calcul de fondation

- Courbes exprimant la variation de la résistance apparente à la pénétration qc et le frottement latéral local fs en fonction de la couche de sol rencontrée.

- Nature de sol à différente profondeur obtenue en fonction des valeurs qc.

Pénétromètre

statique, piézocône

CPTU


- Calcul de fondation - Evaluation des

paramètres hydrauliques

- Courbes exprimant la variation de la résistance à la pointe corrigée qt et le frottement latéral local fs en fonction de la couche de sol rencontrée.

- Courbe exprimant le coefficient local de perméabilité horizontal Kh en fonction de la couche de


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Type Norme Domaine d’application Résultats attendus

sol rencontrée. - Nature de sol à différente

profondeur obtenue en fonction des valeurs Kh.

Phicomètre XP P 94-120 Calcul de fondation Valeur de l’angle de frottement interne et de la cohésion du sol in situ.

7.4.5 Interprétation des résultats des essais

Les essais géotechniques sont utilisés pour obtenir les différents paramètres permettant le dimensionnement hydraulique et de génie civil de la fondation. Le Fascicule 62-V du CGGT de la République Française donne la méthodologie et les procédures dans le calcul et le dimensionnement des fondations en fonction des résultats des essais.

Il s’agit également de critères de rejet du site. Sont à rejeter : - Les seuils rocheux présentant des altérations et fissurations profondes ; - Les seuils meubles instable et à faible portance jusqu’à une grande profondeur, rendant

trop coûteuse la mise en place d’une fondation profonde.

7.5 CONCEPTION DES BARRAGES DE DERIVATION


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, la conception du barrage de dérivation est à réaliser durant la phase APS. Des variantes de conception peuvent être présentées dans le cadre de l’APS.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, la conception est à réaliser durant la phase d’études APD.

7.5.2 Prescriptions sur la conception des ouvrages en infrastructure

7.5.2.1 Définition

Les ouvrages en infrastructures incluent la fondation, le système de radier de de sa protection.


La fondation sur seuil rocheux stable est le seuil rocheux lui-même. Aucune installation en infrastructure n’est exigée.


NIHYCRI donne les prescriptions suivantes en ce qui concerne les ouvrages en infrastructure sur seuil meuble :

- L’infrastructure est constituée de radier en béton armé, muni de parafouilles amont et aval, se reposant sur une fondation qui assure la transmission des contraintes de l’ouvrage au sol.

- Une fondation superficielle est à adopter seulement si le tassement calculé est inférieur à la valeur du tassement admissible. NIHYCRI spécifie les valeurs du tassement admissible (sv) en fonction de la portée (L) entre deux appuis de l’ouvrage à :

o L/600 pour les ouvrages en maçonnerie ; o L/1000 pour les ouvrages en béton armé.


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- Une fondation profonde est requise dans le cas contraire. La fondation profonde peut être constituée de pieux battus, pieux forés, puits ou micropieux. Les pieux peuvent être en béton armé, métalliques ou en bois avec ou sans tête en acier.

- La face inférieure du radier en béton armé se repose sur : o Un béton de propreté de 5 cm d’épaisseur ; o Sur une couche de caillasse de classe 45/125 mm d’une épaisseur minimale de

25 cm ; o Avec la couche de transition appropriée1 entre la caillasse et le sol en place.

- Le radier est en béton armé. Il est équipé de parafouilles amont et aval, ainsi que d’un

bassin de dissipation aval équipé d’un éperon. Un dispositif anti-érosif est mis en place en aval du bassin de dissipation.

o Le radier est calculé de façon à résister aux contraintes structurales appliquées par les charges permanentes, variables et accidentelles, incluant le poids propre de l’ouvrage, le poids de l’eau et la pression hydraulique au niveau du sol de fondation.

o Le radier présente un joint scié à tous les 7 m pour prévoir la dilatation thermique.

o Les parafouilles ont pour rôle d’éliminer les risques de renard, par transport des matériaux solides causé par l’écoulement sous le radier. Les parafouilles font très souvent corps au radier, de la même matière, en béton armé. Dans certains cas, les paramètres d’écoulement souterrain sont défavorables et des parafouilles de hauteur importante sont nécessaires. Dans ce cas, la mise en place de palplanches, comme parafouille amont est adoptée.

o Le bassin de dissipation aval a pour rôle de briser l’énergie cinétique de l’eau passant d’un régime dénoyé (torrentiel) à un régime noyé (fluvial). La conception consiste d’un côté à calculer la longueur du bassin de dissipation de façon à contenir le ressaut. La dissipation de l’énergie cinétique nécessite soit :

� La mise en place d’un bassin avec matelas d’eau, qui présente un niveau de décrochement par rapport au niveau du terrain naturel en aval du barrage, de façon à amortir et réduire l’énergie cinétique.

� La mise en place de plots de dissipation d’énergie.

o Un dispositif anti-érosif, constitué d’enrochement stable est implanté en aval pour éviter le risque d’érosion par transport solide sur ce tronçon marqué encore par une énergie cinétique importante. Ce dispositif anti-érosif aval doit avoir une longueur L au moins égale à 2 m ou à (4h-2), avec h la hauteur maximale de chute. Une couche de transition appropriée2 ou du géotextile est à mettre entre le sol en place et l’enrochement.

1 Respectant les règles de Terzaghi

��é �� é �� < 5 (dn : signifiant que n% des matériaux présentent

un diamètre inférieur à dn) et pourcentage en éléments fins (< 80µ) est inférieur à 5%. 2 Respectant les règles de Terzaghi


un diamètre inférieur à dn) et pourcentage en éléments fins (< 80µ) est inférieur à 5%.


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Illustration 9 : prescriptions relatives au radier


NIHYCRI

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7.5.3 Exigences et prescriptions sur la conception des ouvrages en

superstructure

7.5.3.1 Définition

Les ouvrages en superstructure incluent : le seuil de dérivation jouant également le rôle d’évacuateur des crues, le système de chasse, le mur d’encaissement, la passerelle de circulation et de manœuvre et le système de prise d’eau.

Illustration 10 : vue en 3D du dispositif type au niveau d’un barrage de

dérivation

7.5.3.2 Seuil de dérivation et déversant

Le seuil déversant constitue le corps du barrage qui élève le plan d’eau afin de dominer les prises d’irrigation tout en jouant un rôle d’évacuateur des crues sur le seuil déversant. Le corps du barrage joue également un rôle important dans la stabilité d’ensemble du barrage en équilibrant par son poids le moment renversant et les forces de sous-pressions du sol de soubassement.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Le seuil déversant est implanté perpendiculairement à l’axe de l’écoulement de la

rivière ; - Le seuil déversant est conçu de façon à :

o Dominer topographiquement la prise d’irrigation ; o Permettre l’évacuation des crues de projet ; o Faciliter la dissipation de l’énergie cinétique de l’eau sur son parement aval ;


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o Assurer la stabilité de l’ensemble par rapport au renversement et soulèvement par sous-pression.

- Le seuil déversant présente un parement amont vertical et en aval, un profil

hydrodynamique type Creager, ce qui évite le décollement de la lame d’eau du parement aval et le choc que cela cause.

- Il est fixé au radier ou à la fondation rocheuse par des cannes d’ancrage en fer à béton, dimensionné de façon à assurer la transmission des efforts horizontaux dans les conditions de l’état limite ultime.

- Dans le cas d’une fondation sur seuil rocheux, la liaison entre la fondation et le corps du barrage nécessite un décapage du seuil rocheux et une liaison par un béton de forme de 5 cm d’épaisseur minimale, pour éviter tout risque de fuite entre le seuil rocheux et le corps du barrage.

- Il présente un corps massif en béton cyclopéen, ceinturé ou non par une voile en béton armé ou entièrement en béton armé (pour les barrages de faible hauteur) dont la stabilité structurale interne et la liaison avec les cannes d’ancrage sont meilleures.

- Un corps en maçonnerie de moellons n’est pas recommandé par la fragilité structurale au niveau des joints en mortiers et au niveau des points de liaison avec les cannes d’ancrage.

Illustration 11 : liaison entre le corps du barrage et sa fondation


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7.5.3.3 Système de chasse

NIHYCRI exige la mise en place d’un système de chasse pour tout barrage de dérivation à seuil fixe.

Le système de chasse joue deux rôles importants : - Chasse des sédiments s’accumulant en amont du barrage qui risquent de colmater les

prises d’irrigation et les canaux d’amenée ; - Contribution à l’évacuation des crues.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Au moins un système de chasse est à placer sur l’une ou l’autre rive, du côté de

l’emplacement de l’ouvrage de prise. D’autres systèmes de chasse sont à implanter au milieu du barrage selon l’importance des charges du cours d’eau et la longueur du barrage.

- Il est équipé d’un chenal de nettoyage et d’un système de pertuis à vanne permettant la fermeture du système de chasse.

- Il est recommandé dans la mesure du possible de mettre en place une vanne de chasse à mécanisme d’ouverture à crémaillère ou à vis sans fin à levage motorisé ou manuel. La vanne doit être conçue de façon à ce qu’elle soit hors de l’eau quand elle est en position ouverte, en période des crues.

- La capacité de la chasse est d’au moins le débit d’étiage (en étiage, tout le débit passe intégralement par la chasse) mais l’idéal est de pouvoir évacuer la totalité du débit de base (hors crue).

- En crue moyenne (2 ans), la vitesse dans le chenal de chasse doit atteindre 2 à 3 m/s. - Le chenal de chasse présente une partie amont :

o dont le départ se trouve au moins à une distance équivalente à l’ouverture de base de l’ouvrage de prise, en amont de cette dernière ;

o dont le fond se trouve au moins à 50 cm en dessous du radier du barrage.

- Le chenal de chasse présente une partie aval : o qui est matérialisée entre le mur d’encaissement et un mur de guidage arasé au

niveau de la crête du seuil déversant et qui se prolonge sur toute la longueur de la partie aval sur radier dur ;

o dont le départ se trouve au niveau du seuil déversant, présentant une partie sur radier en béton et une partie sur radier souple (enrochement stable) ;

o le fonds du chenal aval se raccorde progressivement au niveau du lit aval de la rivière.

- Les parafouilles amont et aval du radier du barrage se raccordent à celles de la partie en béton du chenal de chasse pour s’implanter à la même profondeur.

7.5.3.4 Murs d’encaissement

Les murs d’encaissement jouent principalement les rôles suivants : - Stabilisation des berges du terrain naturel au droit du barrage en agissant comme mur

de soutènement ; - Parafouille latérale pour éviter l’écoulement latéral entre le terrain naturel et le mur

d’ancrage.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Les murs d’encaissement sont des murs présentant un parement intérieur (de l’intérieur

du barrage) vertical et présentant un profil de mur de soutènement. - Ils doivent être étanches et normalement constitués de maçonnerie de moellons sans

barbacane. - Ils sont conçus pour résister au couple renversant appliqué par la poussée de terre

latérale et par la poussée d’eau de l’intérieur du barrage.


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- Ils sont conçus pour maîtriser sans revanche les crues de sûreté et selon les cas les plus défavorables (vannes de chasse en position fermée).

- Ils se reposent sur sa propre fondation (semelle en béton armé éventuellement), calculée de façon à respecter les critères de tassement admissible (sv) en fonction de la portée (L) entre deux appuis de l’ouvrage :

o L/600 pour les ouvrages en maçonnerie ; o L/1000 pour les ouvrages en béton armé.

- Leur fondation présente des parafouilles latérales raccordées aux parafouilles du radier

du barrage. - Ils présentent des fermetures amont et aval constitués d’un convergent – divergent

assurant la transition géométrique avec les berges du cours d’eau, suivi d’un mur en retour rentrant dans la berge sur au moins 2 m.

- Les berges amont et aval sont protégés par de l’enrochement stable sur couche de transition ou géotextile, buté sur la limite inférieure de la berge et pour une longueur minimale de 2 m.

- Dans le cas où des berges instables sont localisées en amont ou en aval, une protection en gabions ou tout autre système de protection adéquat est à mettre en place sur toute la longueur instable.

- Du drain filtre en matériaux granuleux (gravillons 5/25 avec couche de transition appropriée1 ou géotextile) pour une épaisseur minimale de 50 cm, est implanté latéralement à son pieds pour évacuer les eaux d’infiltration vers l’aval.

- La mise en place de digue de fermeture amont est requise dans le cas où les berges amont du cours d’eau présente des zones dont le niveau est inférieur au niveau du mur d’encaissement (calage aux crues de sûreté).

7.5.3.5 Passerelle de manœuvre

La passerelle de manœuvre sert à : - La manœuvre des vannes de chasse ; - La circulation des personnes entre les deux rives, notamment pour l’entretien et la

manœuvre.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception :

- Sauf dans le cas où le site est submergé la passerelle de manœuvre est implantée à la côte du mur d’encaissement, avec un tirant d’eau de 25 cm par rapport aux crues de sûreté.

- Elle est équipée d’un garde-fou. - Elle présente une largeur minimale de 50 cm, permettant la circulation de petits

équipements tels que les brouettes.

7.5.3.6 Système de prise

Le système de prise d’eau d’irrigation, généralement de type orifice calibré, fermé par une vanne, présente un bassin de dissipation aval, un système dessableur et de décharge de sécurité.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - La tête de l’ouvrage est constituée d’une prise à orifice ou à pertuis fermé par un

dispositif hydromécanique à crémaillère ou à vis sans fin, avec un système de levage manuel ou motorisé.





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- Les orifices ou pertuis doivent être dimensionnés de façon à limiter la vitesse dans la fourchette comprise entre 0,6 et 1 m/s.

- La tête d’ouvrage est calibrée, équipée d’un mur déflecteur calé au même niveau que le mur d’encaissement du barrage, pour isoler l’avant-canal des crues.

- Le bassin de réception aval présente un bassin de dissipation de l’énergie cinétique. - Si son emplacement le permet, le bassin de dissipation aval est incorporé directement au

dessableur – ouvrage de décharge. - Dans le cas contraire, l’ensemble dessableur – ouvrage de décharge est implanté plus en

aval et raccordé au bassin de dissipation aval par un avant-canal dont la capacité est au minimum de 1,2 fois le débit nominal de la prise.

- Le dessableur-ouvrage de décharge : o présente un bassin calculé pour permettre la décantation de produits solides,

avec une fréquence de dessablage supérieure ou égale à un (1) mois pour les classes V, IV et III et supérieure ou égale à trois (3) mois pour les classes I et II ;

o est équipé d’un système de chasse de sable constitué d’un système à vanne à crémaillère ou à vis et d’un chenal d’évacuation aboutissant dans le lit de la rivière, en aval du barrage (la vidange du dessableur est assurée par autocurage ou par un système mécanique ou par une drague suceuse, dans les cas les plus extrêmes) ;

o le chenal d’évacuation des sables est calé pour une vitesse de 2 à 3 m/s, avec des parois et lit protégé (perrés maçonnés, maçonnerie ou béton) ;

o est équipé d’un déversoir latéral de décharge ou d’un système de siphon de sécurité automatique faisant évacuer vers le chenal d’évacuation des sables les excédents d’eau dépassant le débit nominal du canal, avec une capacité minimale d’évacuation égale à 20% du débit nominal de la prise d’irrigation ;

o est équipé d’une vanne de fermeture à crémaillère ou à vis, à son aval vers le canal tête morte, pour faciliter les opérations d’entretien et de dessablage.


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Illustration 12: vue en plan et coupe du dispositif d’ensemble


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Illustration 13: vue en 3D et coupe système dessableur - décharge

7.5.3.7 Echelle limnimétrique

Sauf dans le cas particulier d’un site submergé, la mise en place d’une échelle limnimétrique au niveau de l’évacuateur des crues est exigée par NIHYCRI pour toute classe de barrage.

Pour les barrages de la sous-classe M, NIHYCRI exige un système de diffusion automatique d’alerte dans le cas où le niveau d’eau mesuré au-dessus du barrage et la vitesse avec laquelle ce dernier monte, atteignent un niveau critique, laissant présager la submersion imminente du corps du barrage.

Un système d’enregistrement des niveaux les plus hauts et les plus bas épisodiquement atteints est vivement souhaité de façon à contribuer aux maigres monographies hydrologiques disponibles actuellement au niveau national.

7.5.3.8 Cas particulier des barrages sur site submergé

Il arrive dans beaucoup de cas, surtout pour les périmètres classés IV et V qu’il soit techniquement et/ou économiquement impossible d’implanter le barrage de dérivation en dehors d’un site où le phénomène hydrologique fait qu’il soit temporairement submergé durant une certaine période de l’année.


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Dans ce cas, la submersion survient progressivement par le débordement général des cours d’eau en amont qui inonde la plaine ainsi que le site du barrage. Tout le site, la plaine à irriguer comprise, constitue donc en quelque sorte le lit majeur de la rivière et il est ainsi techniquement impossible d’entonner les crues.

Ces genres de site sont dans la mesure du possible à éviter. Dans certains cas, il est techniquement possible la mise en place d’un dispositif anti-contournement et le site peut être retenu.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Le mur d’encaissement latéral ne sert pas pour entonner ni les crues de projet ni les

crues de sûreté, il sert seulement à assurer le soutènement des berges du terrain naturel au droit du barrage. Une revanche minimale de 50 cm est à adopter entre le niveau du seuil déversant et le niveau du mur d’encaissement latéral.

- Des murs transversaux (plus ou moins perpendiculaires aux murs d’encaissement) calés à la même hauteur que les murs d’encaissement sont à implanter jusqu’au raccordement avec le terrain naturel. Ces murs transversaux en maçonnerie de moellons seront ancrés bien profondément dans le sol (1,5 m de profondeur au minimum) pour empêcher la formation d’une voie préférentielle des eaux des crues, pouvant conduire au contournement de l’ouvrage.

- Les murs transversaux nécessitent de protections amont et aval en enrochement, surtout sur les parties situées proches de la berge.

7.5.3.9 Cas particulier des barrages effaçables, mobiles et à aiguilles

Ces types de barrage sont choisis quand la mise en place du système à seuil fixe n’est pas adaptée par rapport à l’évacuation des crues et à la chasse de sable.

On trouve les barrages effaçables, présentant de plots intermédiaires (maçonnerie de moellons, béton cyclopéen ou béton armé) et des vannes hydromécaniques de fermeture, actionnées par des crémaillères, vis sans fin ou tout autre système motorisé ou manuel.

Les barrages effaçables ou à aiguilles présentent des aiguilles comme système de fermeture, à la place des vannes hydromécaniques. Deux types de système à aiguilles sont proposés :

- Système à basculement automatique, calé de façon à ce qu’une amorce de basculement s’opère dès que le débit entonné vers la prise dépasse 5% du débit nominal

- Système à aiguilles effaçables dont l’ouverture nécessite l’intervention humaine.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Les aiguilles sont en matériaux métalliques résistant à la corrosion (l’aluminium est le

matériau le plus recommandé) ; - Les aiguilles en bois sont à éviter ; - Les aiguilles présentent à leur sommet un crochet lui permettant d’amorcer un

mouvement horizontal pour les débloquer manuellement ; - Les aiguilles sont dimensionnées de façon à résister à toutes les contraintes mécaniques

(poussée d’eau, friction et choc lors du basculement) ; - Les aiguilles sont des produits usinés par des professionnels de la construction

métallique. - Le tube constituant l’axe de basculement des aiguilles est dimensionné de façon à

résister aux poussées horizontales en crues de sûreté ; - Le tube est en matériau métallique résistant à la corrosion présentant une surface lisse.


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Illustration 14 : barrage ouvert et à aiguilles


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7.6 DIMENSIONNEMENT DES BARRAGES DE DERIVATION


Si des prédimensionnements sont nécessaires dès la phase APS, le dimensionnement hydraulique et de génie civil est exigé durant la phase APD.

7.6.2 Calage hydraulique

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le calage hydraulique des barrages de dérivation :

Tableau 18 : calage hydraulique des barrages de dérivation

Objet A faire Opérations requises

Calage du seuil

déversant

Calcul des pertes des charges totales cumulatives depuis le barrage jusqu’aux parcelles de cultures, en ajoutant une lame d’eau de 10 cm.

- Lever topographique du profil en long du barrage aux parcelles de cultures

- Calcul des pertes de charge linéaire (différence totale de niveau)

- Calcul des pertes des charges locales en relation avec les différents ouvrages de transit et de sécurité à franchir.

- Le seuil déversant est calé à un niveau supérieur ou égal à la perte des charges totales + 10 cm.

Calage du mur

d’encaissement

Cas courant (site

non submergé)

Calcul du PHE par rapport aux crues de sûreté.

- Lever topographique (profil en long et profils en travers) sur le site du barrage sur une bande de longueur longitudinale minimale de 20 fois la largeur du cours d’eau au droit du site du barrage

- Calcul de la lame d’eau (hc) au-dessus du seuil déversant pour les crues de sûreté par la formule de déversoir et en considérant le cas le plus défavorable (toutes les vannes de chasse sont fermées)

- Calcul du plan d’eau au-dessus du barrage, relatif aux crues de sûreté (côte seuil déversant + hc)

- Le mur d’encaissement est calé au plan d’eau sur le barrage relatif aux crues de sûreté.

Calage du mur d’encaissement

Cas site submergé

Calage du mur d’encaissement et murs transversaux avec une revanche minimale de 50 cm par rapport au niveau du seuil déversant.

Déversoir de

sécurité de l’avant-

canal

Calcul de la longueur du déversoir latéral pour une capacité d’évacuation minimale, égale au débit nominal de la prise

- Calage en hauteur du déversoir latéral de façon à se mettre en action dès que le débit entrant dépasse de 10% le débit nominal de la prise.

- Calcul de la longueur du déversoir latéral de sécurité, par la formule des déversoirs, de façon à assurer une capacité


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d’évacuation d’au moins égale à la moitié du débit nominal de la prise sans que la hauteur de la lame d’eau déversant ne dépasse 15 cm (classes III, IV et V) et 25 cm (classes I et II).

Dessableur Calcul des dimensions du dessableur pour une fréquence de dessablage égale à trois (3) mois pour les classes V, IV et III et supérieure ou égale à six (6) mois pour les classes I et II

- Prise d’échantillons d’eau de la rivière pour évaluer sa charge

- Identification (granulométrie) des matériaux solides charriés

- Calcul de la vitesse critique de transport solide

- Dimensionnement du dessableur pour un régime en dessous de la vitesse critique permettant la décantation

- Calcul du dépôt journalier en fonction de la charge et du débit nominal de la prise d’irrigation

- Calcul de la longueur, de la largeur et de la profondeur du dessableur pour une capacité permettant une fréquence de dessablage égale à un (1) mois pour les classes V, IV et III et supérieure ou égale à trois (3) mois pour les classes I et II.

7.6.3 Par rapport à la stabilité du barrage

Pour tout ouvrage sous eaux, le calcul est réalisé à l’état limite de service. Toutes les charges sont considérées avec les crues de sûreté.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le calcul de stabilité des barrages de dérivation :

Tableau 19 : dimensionnement de génie civil des barrages de dérivation


Calcul de la longueur du radier

permettant de

dissiper l’énergie cinétique de l’eau

aux crues de

sûreté.

Seuil meuble

- Calcul de la longueur du bassin de dissipation aval

- Cas d’un bassin de dissipation : calcul de la longueur de ressaut (formule de Smetana, Safranez, Dominiguez ou de Sinninger et Hager) et de la longueur de chute (cas de paroi verticale aval, formule de Donnelly et Blaisdell).

- Cas d’un bassin à matelas d’eau : o Calcul du décrochement P

(différence de niveau entre le fonds aval de la rivière et le fonds du radier aval) par la formule de Veronese ou de Schoklitsh (la valeur minimale de P est 0,1 h1 ou 50 cm)

o Calcul de la longueur du bassin égale à 0,7 h.

1 h est la charge entre l’amont et l’aval du barrage


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- Calcul de la largeur de base du seuil déversant

- Utilisation de la formule donnant la forme hydrodynamique de Creager

- La longueur du radier est la somme des deux grandeurs + la longueur du radier amont (1 m au minimum)

Calcul des parafouilles pour

s’assurer que le

barrage soit à

l’abri du renard.

La même

vérification est à

réaliser en ce qui concerne les

prises.

Seuil meuble

Vérification par rapport aux règles de Bligh et de Lane.

Le cas le plus défavorable correspond à l’étiage.

- Classification des sols de fondation (NF P 11-300) à partir de différents essais d’identification (6.4.4.1)

- Obtention des coefficients de Bligh et de Lane en fonction de la classification des sols

- Prédimensionnement des parafouilles et vérification par rapport aux règles de Bligh et de Lane, en considérant le cas le plus défavorable (valeur maximale de la charge h qui est obtenue en étiage)

- Ajustement de la longueur des parafouilles de façon à respecter les deux règles

- A noter que dans un souci de stabilité par rapport au basculement, la parafouille aval présente toujours une hauteur nettement faible par rapport à la parafouille amont.

- A noter également que par souci de mise en œuvre pratique, la mise en place d’une ou plusieurs parafouilles intermédiaires pourrait être requise pour éviter les difficultés à implanter les parafouilles à des profondeurs trop importantes.

Stabilité par

rapport au glissement pour

s’assurer que le

barrage ne risque pas d’être emporté

par les crues vers

l’aval.

Seuil meuble

Vérification du glissement par rapport aux crues de sûreté

- Calcul de la poussée d’eau horizontale - Calcul de la sous-pression qui est le

poids de l’eau sur le barrage, minoré d’un coefficient C = 0,5 (seuil meuble uniquement)

- Calcul de la force horizontale stabilisante qui est le produit de la somme de la charge verticale (poids propre du barrage, poids d’eau sur le barrage) déduite de la valeur de sous-pression, par le coefficient de frottement (0,7 pour un contact béton – rocher et 0,5 pour un contact béton – roche friable).

- Vérification de la stabilité par équilibre de la force déstabilisante de la force stabilisante.

Stabilité par

rapport au

Vérification au renversement - Calcul du moment stabilisant qui est le produit de la résultante des charges


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renversement

pour s’assurer que

le barrage ne risque pas de

basculer.

Seuil meuble

par rapport aux crues de sûreté verticales stabilisantes au bras de levier.

- Calcul du moment renversant qui est le produit de la résultante de la poussée renversante (y compris la sous-pression) au bras de levier.

- Vérification de la stabilité en tenant compte d’un coefficient de sécurité K variant entre 1,5 et 2 (la stabilité est assurée si le moment stabilisant est supérieur ou égal au moment renversant majoré du coefficient de sécurité K).

Stabilité à la flottaison

Seuil meuble

Vérification de stabilité à la flottaison en cas de décrues rapides

- Calcul de la charge verticale stabilisante (poids des infrastructures sans poids d’eau)

- Calcul de la sous-pression induite par les charges verticales (y compris le poids d’eau) avant les décrues

- Vérification de la stabilité à la flottaison par équilibre des forces entre la charge verticale totale et la sous-pression, en tenant compte d’un coefficient de sécurité K de 1,1 (l’ouvrage ne risque pas de flottaison si la charge verticale est supérieure à la sous-pression majorée de K).

Calcul de la fondation du

barrage

Seuil meuble

Dimensionnement et calcul de la fondation

Fascicule 62-V, CTTG République Française

- Exploitation des données obtenues des essais géotechniques sur les sols de fondation (6.4.4)

- Etude de faisabilité d’une fondation superficielle : vérification par rapport au tassement admissible et choix du type de fondation à adopter (superficielle ou profonde)

- Dimensionnement de la fondation en suivant le fascicule 62-V du CTTG.

Stabilité du mur

d’encaissement

Vérification de la stabilité du mur d’encaissement

- Prédimensionnement du mur d’encaissement par rapport à son calage hydraulique et des prescriptions (6.5.3.4)

- Vérification de la stabilité par rapport à la poussée de terre (calcul de mur de soutènement) et de la poussée de l’eau à l’intérieur du barrage

- Dimensionnement de la fondation (démarche identique à celle du barrage)

Enrochement anti-

érosif

Calcul du diamètre de l’enrochement anti-érosif relatif aux crues de sûreté

- Calcul de la vitesse à la sortie du bassin de dissipation (enrochement en aval du bassin de dissipation), la vitesse à l’entrée du barrage (enrochement en amont)


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- Calcul du diamètre médian d501 des enrochements à mettre en place par la formule d’Isbash2.

- La blocométrie recommandée, présentée en poids est la suivante : Pmin = P / 3 ; Pmax = 8P, avec Pmin, P et Pmax sont respectivement le poids du plus petit bloc, du bloc d50 et du plus grand bloc.

- La couche d’enrochement présente une épaisseur moyenne égale au moins à 2 x d50.

- Calcul de d50 pour la protection des talus par correction avec le coefficient de Lane3 ;

- La granulométrie de la couche de transition doit remplir les règles de Terzaghi4 :

o �� < 5

o �� < 5

o Le pourcentage de fine (éléments inférieurs à 80µ) < 5%.

1 d50 est le diamètre médian (50% des blocs présentant un diamètre inférieur à d50 et 50% un diamètre supérieur)

2 g

Vd

ws

w

27,0

2

50γγ

γ

−=

; �� : poids volumique eau ; � : poids volumique enrochement ; V : vitesse

écoulement aux crues de sûreté.

3 � = cos ∅#1 − �&'(�&') tel que *��+� = �,-./0-1234

5 ; 6 : angle avec l’horizontal de la pente du talus et 7 : angle

avec l’horizontal du talus d’équilibre du matériau (7 varie entre 37 et 45° pour l’enrochement). 4 d15 signifie que 15% des grains ou blocs constituant le matériau présente un diamètre inférieur ou égal à d.


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Illustration 15: dimensionnement hydraulique et de génie civil des

barrages de dérivation


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7.6.4 Cas particulier

Dans le cas où le site du barrage est submergé dans les évènements des crues de sûreté, les prescriptions pour le dimensionnement du barrage est le suivant :

- Le mur d’encaissement sera dimensionné avec les crues de projet (si le site n’est pas submergé en crues de projet) ou selon les prescriptions présentées en section 7.5.3.8 s’il s’agit d’un site submergé en période des crues, en faisant attention aux dispositifs anti-contournement prescrits.


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- Tous les calculs de stabilité seront réalisés en crues de sûreté.

7.7 CALCUL DE STRUCTURE

7.7.1 Cannes d’ancrage

Le corps du barrage est ancré physiquement au radier ou à la fondation par l’intermédiaire de cannes d’ancrage, généralement, constitués de fer à béton.

Sur seuil rocheux, les cannes d’ancrage sont ancrées verticalement à au moins 20 cm dans le socle rocheux, avec un scellement en coulis. Leur partie supérieure est coulée dans le corps même du barrage en béton cyclopéen, avec une longueur minimale de 40 cm (sauf aux endroits proches du pied aval ne permettant pas une telle hauteur), hors la partie incurvée, en forme de canne.

Il est calculé de façon à transmettre les efforts horizontaux entre le corps du barrage et de son radier ou de la fondation :

- Calcul de la poussée horizontale totale (crues de sûreté) ; - Calcul de la section totale du fer nécessaire pour équilibrer les efforts par cisaillement ; - Répartition des cannes d’ancrage en quinconce et calcul de l’espacement et de la section

du fer individuel.

7.7.2 Structure en béton armé

NIHYCRI prescrit de réaliser le calcul de structure en béton selon EUROCODE 2, en considérant les classes d’expositions suivantes :

- XC2 pour la fondation et - XC4 pour les ouvrages en superstructure ; - en zone littorale, la classe d’exposition est XS1.

Le radier est calculé de façon à résister : - aux sollicitations constituées par la charge verticale constituée des poids d’eau (crues de

sûreté) et du poids propre de la structure. - aux poussées dues à la sous-pression sous-jacente, considérées durant la période

d’étiage.

Le radier présente toujours une armature à double nappe.

Les parafouilles amont et aval assurent l’ancrage mécanique du radier dans le sol pour le cas de fondation sur seuil meuble. Le taux de frottement entre le béton (radier) et le système de filtre – fondation en terre est très variable par rapport à la nature des sols. Les armatures en double nappe sont calcules de façon à résister :

- à la poussée des sols de l’extérieur (butée) ; - aux sollicitations nécessaires pour assurer l’ancrage de l’ouvrage.

7.7.3 Equipements hydromécaniques

Les équipements hydromécaniques doivent être calculés en état limite ultime, en considérant les crues de sûreté. L’ouvrage doit résister aux charges permanentes (poussée d’eau chargée durant le fonctionnement normal du barrage), aux charges variables (poussée d’eau chargée en crues de projet) et des charges accidentelles (poussée d’eau chargée en crues de sûreté).

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes en ce qui concerne les différentes composantes d’une vanne hydromécanique :


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Tableau 20 : prescriptions sur les vannes hydromécaniques

Composantes Système / matériaux / normes

Corps et pelle de vanne Acier galvanisé à chaud (norme NF A 91121) INOX 304 L

Système de manœuvre Cric ou volant en fonte Manivelle en acier galvanisé équipée d’une poignée tournante Tige de manœuvre en INOX 304 L ou acier zingué Crémaillère montante en Acier S235J GR

Etanchéité Joint démontable type EPDM (Ethylène Propylène Diène-Monomère)

Les normes de fabrications et de qualité de l’ensemble sont DIN 19569-4:2000-11 et ANSI/AWWA C501-92. Le calcul de la structure en acier est régit par EUROCODE 3.

Les équipements hydromécaniques standardisés : AMIL, AVIO, AVIS, module à masque, etc. sont des marques déposées, dont la fabrication respecte des standards professionnels liés à la marque.

8 BARRAGE-RESERVOIR


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8.1 DEFINITION

Un barrage réservoir ou barrage de retenue est un ouvrage construit pour former une étendue d’eau à son amont par la fermeture par un barrage de l’ouverture d’une vallée, entre deux collines. A l’inverse des barrages de dérivation, les barrages de retenue disposent d’un stock d’eau pouvant être utilisé durant les périodes des basses eaux où les apports continus ne couvrent pas les besoins. Cette catégorie de barrage est choisie selon les conditions présentées en 6.2.4.4.

8.2 CHOIX DU SITE ET DU TYPE DE DE BARRAGE-RESERVOIR


NIHYCRI exige de procéder à un choix technique du site d’implantation et du type du barrage-réservoir en fonction de différents critères.


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, le choix du site et du type du barrage-réservoir est à réaliser durant la phase APS. Dans ce cas, des variantes de choix peuvent être proposées au maître de l’ouvrage.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, le choix du site et du type de barrage-réservoir est à réaliser durant la phase d’études APD.


Pour le choix du site d’implantation, NIHYCRI donne les precriptions suivantes en ce qui concerne les études à mener :

Tableau 20 : étude à mener dans le choix du site d’implantation d’un barrage réservoir

Discipline Descriptif / méthode /moyen Eléments biens livrables

Topographie Analyse cartographique, utilisation de photographies aériennes, exploitation des MNT (modèles numériques de terrain) existants et lever de détail sur les sites potentiels du barrage

Topographie transversale sur chaque site

Volume de la retenue

Géotechnique Reconnaissance des sols de fondation par l’ouverture de tranchées à la pelle hydraulique et essais d’identification

Descriptif sommaire de la situation générale des matériaux de fondation (qualité du seuil rocheux éventuel, caractéristiques granulométriques générales pour les sols, caractéristiques et existence de galets).

Présentation de profils et vue en plan des différents types de sols.

Reconnaissance des matériaux locaux en réalisant des essais d’identification.

Descriptif sur la disponibilité et les caractéristiques de matériaux locaux meubles et rocheux.

Evaluation des propriétés mécaniques et hydrauliques des matériaux meubles et rocheux


NIHYCRI

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8.2.4 Prescription sur le choix du site

Tableau 21 : prescription sur le choix du site d’un barrage-réservoir



A éviter

Topographie Site étroit précédé à l’amont d’un élargissement de la vallée

Site ne dominant pas les parcelles à irriguer.

Géotechnique - Seuil rocheux sain ; - Seuil rocheux altéré en

surface (nécessitant un décapage de la partie altérée) ;

- Argile stable ; - Limon et sable fin.

- Seuil rocheux fissurés ; - Galet et gravier grossier

profond ; - Argiles instables ; - Sols hétérogènes avec strates

sables / argiles.

8.2.5 Prescription sur le choix du type de barrage

Sauf dans des cas très particuliers, les barrages-réservoirs dans le contexte actuel du secteur hydroagricole malgache sont des barrages classés parmi les barrages en remblai.

Les barrages en remblai présentent les trois types suivants : - type 1 : barrages en terre homogènes, constitués de matériaux étanches ; - type 2 : barrages à zones avec massif amont ou noyau central assurant l’étanchéité ; - type 3 : barrages en matériaux perméables (sable, grave, cailloux, tout-venant) munis

d’un dispositif d’étanchéité artificielle.

Le choix du type de barrage est donc réalisé entre ces trois types de barrage.

8.2.5.1 Choix en fonction de la nature de la fondation

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes par rapport à la nature de la fondation :

Tableau 22 : prescription en fonction de la nature géotechnique de la fondation

Caractéristique Prescriptions

Rocheux Adapté

Graveleuse A éviter autant que possible vu les difficultés à maîtriser la percolation

Sablo silteuse Peut être accepté en faisant bien attention par rapport à la percolation et au renard

Argileuse Adapté


NIHYCRI

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8.2.5.2 Choix en fonction de la disponibilité des matériaux locaux

La disponibilité sur le site, ou à proximité, de matériaux utilisables pour la construction d’un barrage a une incidence considérable, souvent même prépondérante sur le choix du type de barrage. Les principaux matériaux considérés sont les matériaux pour remblai et les matériaux rocheux pour la protection des talus.

NIHYCRI donne les prescriptions sur les caractéristiques de matériaux meubles pouvant être utilisés comme matériaux pour la construction du corps du barrage :

Tableau 23 : prescriptions sur les matériaux appropriés pour constituer le corps du remblai

Paramètres Normes Valeurs limites

Teneur en eau naturelle NF P 94-049

NF P 94-050

Proche de l’optimum Proctor

Compris entre 10 et 40%


XP P 94-056

XP P 94-057

Matériaux étanches : pourcentage d’éléments fin (< 80μ) supérieur à 30%.

Matériaux non étanches : pourcentage d’éléments fins inférieur à 15%

Limites d’Atterberg NF P 94-051 Limite de plasticité < 35%

Pour les matériaux rocheux pouvant être utilisés pour constituer le corps du barrage ou comme ouvrage de protection, NIHYCRI reprend les critères suivants présentés dans le Rock Manual1 :

Tableau 24 : prescriptions sur les matériaux rocheux

Critères Références Excellente Satisfaisante Limitée Médiocre

Classification lithologique

EN 932-3 Roches ignées et métamorphiques non feuilletées

Quartzites et grès à teneur élevée en ciment siliceux

Calcaires cristallins compacts

Dolomies cristallines

Calcaire cristallin

Grés moyennement cimentés

Calcaire argileux

Grès faiblement cimentés

Récif de roche dolomite à cavités vides

Calcaires schisteux

Coralien

Schiste argileux

Ardoise

Schiste

Craie

Gypse

Tectonique locale

et régionale

Lienhart Faibles contraintes, absence de plis ou de failles

Contraintes modérées, éventuellement épisodes sans contraintes

Fortes contraintes : présence éventuelle de fractures parallèles au front, induites par une relaxation des contraintes

Très forte contrainte : présence éventuelle de failles sur le front de taille ou d’éventuelle écaillage de roche mur

Degré d’altération

BS 5930 Roche inaltérée (IA)

Altération minime (IB) : changement de couleur des surfaces principales

Altération légère (II) : changement de couleur présent sur la majeure partie du massif

Altération modérée (III) : moins de la moitié du massif est décomposée

1 « Guide de l’enrochement, l’utilisation des enrochements dans les ouvrages hydrauliques », publié par le Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, République Française


NIHYCRI

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Critères Références Excellente Satisfaisante Limitée Médiocre

Eaux Massif sec Massif humide Infiltration par les parois de la carrière

Ecoulement d’eau par les parois et accumulation au sol

Masse volumique (t/m3)

EN 13383-2 Sup à 2,7 2,5 à 2,7 2,3 à 2,5 Inf à 2,3

Absorption en eau (%)

EN 13383-2 Inf à 0,5 0,5 à 2 2 à 6 Sup à 6

Porosité totale (%)

EN 13383-2 Inf à 2 2 à 6 6 à 20 Sup à 20

Absorption au bleu de méthylène (g/100g)

EN 933-9 Inf à 0,4 0,4 à 0,7 0,7 à 1 Sup à 1

Résistance à la compression (MPa)

EN 1926 Sup à 120 120 à 80 80 à 60 Inf à 60

Indice d’impact de Schmidt (% de rebond)

ISRM Sup à 60 50 à 60 40 à 50 Inf à 40

Auscultation

sonic (km/s)

EN 14579 Sup à 6 4,5 à 6 3 à 4,5 Inf à 3

Résistance à la traction indirecte (MPa)

ASTM D3967-95a Sup à 10 5 à 10 2 à 5 Inf à 2

Essai Los Angeles (% de perte)

EN 1097-2 Inf à 15 15 à 25 25 à 35 Sup à 35

Essai de résistance à l’usure micro-Deval (% de perte)

EN 13383 Inf à 10 10 à 20 20 à 30 Sup à 30

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le choix du type de barrage-réservoir, en fonction de la disponibilité des matériaux locaux :

Tableau 25 : prescriptions sur le choix du type de barrage en remblai

Situation Choix

Matériaux de bonne qualité étanche en quantité

suffisante (dépassant de 1,5 fois le volume du

remblai)

Barrage en terre homogène Barrage pseudo-zoné en réservant les matériaux les plus grossiers en recharge aval

Matériaux imperméables en quantité limitée

Matériaux rocheux disponibles

Barrage zoné

Barrage en enrochement avec noyau

Matériaux imperméable indisponibles même en petite quantité

Barrage en terre homogène avec comme système d’étanchéité amont artificielle (béton, membrane ou béton bitumeux)


NIHYCRI

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Situation Choix

Aucun autre matériau que l’enrochement n’est

disponible

Barrage en enrochements compactés avec étanchéité rapportée sur le parement amont (membrane, masque en béton hydraulique ou béton bitumineux)

8.3 ETUDE GEOTECHNIQUE DE LA FONDATION


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, l’étude géotechnique de la fondation du barrage-réservoir est à réaliser durant la phase APS, étant donné qu’une mauvaise appréciation de la nature de la fondation peut conduire à un mauvais choix de variante d’aménagement.

Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, l’étude géotechnique de la fondation est à réaliser durant la phase d’études APD.

8.3.2 Objectifs

Les objectifs des études géotechniques de la fondation sont :

- Evaluer la portance et les paramètres déterminant la portance des sols de fondation ; - Evaluer la perméabilité et les paramètres déterminant la perméabilité des sols de

fondation.



Les études menées dans le cadre du choix du site du barrage de dérivation (8.1) permettent déjà de faire un premier classement du site rocheux en rocheux sain (roche mère non altérée jusqu’en surface) et en rocheux altérés en surface. A noter que les seuils rocheux fortement fissurés, ainsi que la fondation en galet ou gravier grossier profond sont à éviter, vu les difficultés à maîtriser les percolations.

NIHYCRI exige dans le cadre de l’étude géotechnique approfondie de la fondation à seuil préclassé rocheux de mener les investigations suivantes :

Tableau 26 : essais géophysiques et critères de choix d’une fondation sur seuil rocheux


Rocheux sain Classes I et II ou barrage de sous-classe M, ou barrage dont la hauteur est supérieure ou égale à 10 m




Autres classes et barrage dont la Site à retenir sans aucun autre


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hauteur est inférieure à 10 m essai.

Rocheux altérés en surface Classe I et II ou barrage de sous-classe M, ou barrage dont la hauteur est supérieure ou égale à 10 m




Autres classes et barrage dont la hauteur est inférieure à 10 m

Décapage de la partie altérée en surface.

Aucun autre essai si l’altération est visuellement limitée en surface.

A abandonner si l’altération se poursuit en profondeur, en présentant de fissurations profondes.

Rocheux fortement fissurés, galet ou gravir grossier

profond

Toute classe A rejeter dès la phase du choix du site (8.2.4).

Ces essais ont pour principal but d’évaluer la perméabilité du seuil rocheux et d’identifier et localiser les éventuels accidents et fissures importantes en profondeur pouvant causer des fuites importantes sous le barrage.

Le tableau suivant donne la classification des seuils rocheux en fonction des paramètres obtenus des essais :

Tableau 27 : seuils des essais géophysiques et de perméabilité

Essais Valeurs

Sismique réfraction

Vitesse onde de compression (m/s), hors nappe

- Calcaire compact : 3000 à 5000 - Granite sain : 4500 à 5500 ; - Gneiss sain : 5000 à 6000 ; - Basalte sain : 5500 à 6000 ; - Quartzite sain : 3000 à 4500 ; - Schiste sain : 2500 à 4500.

Tout rocher impropre présente une vitesse inférieure à 2500.

LUGEON1 - 0 à 1 : excellent rocher ; - 1 à 5 : bon rocher ; - 5 à 10 : rocher moyen ; - > à 10 : rocher médiocre.

1 1 Lugeon ≃1,7.10-7 m/s


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NIHYCRI exige dans le cadre de l’étude géotechnique approfondie de la fondation à seuil préclassé meuble de mener des essais d’identification, mécaniques et de perméabilité, pour toute classe et type de barrage.

Les prescriptions pour la réalisation de ces différents essais sont les suivantes : - Essais d’identification sur des échantillons obtenus par tranchée à la pelle hydraulique

ou forage carotté : granulométrie (XP P 94-041, XP P 94-056 et XP P 94-057), poids volumique apparent (NF P 94-053 et NF P 94-054), limites d’Atterberg (NF P 94-051 et NF P 94-052.1), essai au bleu de méthylène (NF P 94-068) ;

- Essais mécaniques sur des échantillons non remaniés obtenus par forage carotté : essai de compression uniaxiale (NF P 94-077), essai œdométrique (XP P 94-090-1), essai triaxial (NF P 94-074) ;

- Essai de perméabilité : essai LEFRANC (NF P 94-132).

Les différents essais ont pour but de : - Donner une classification des sols de la fondation ; - Donner les paramètres nécessaires dans le calcul de tassement ; - Evaluer la perméabilité des sols de fondation.

Le tableau suivant donne les valeurs du coefficient de perméabilité de Darcy en fonction des classes granulométriques des sols :

Tableau 28 : coefficient de perméabilité en fonction de la nature de sol

Classes granulométriques Classes de perméabilité k (m/s)

Graviers moyens à gros Très élevé 10-1 à 10-3

Petits gravier - sable Assez élevé 10-3 à 10-5

Sable très fin, sable limoneux Faible 10-5 à 10-7

Limon compact, argile silteuse Très faible 10-7 à 10-9

Argile franche Pratiquement imperméable 10-9 à 10-12

8.4 CONCEPTION


Sauf selon les cas précisés à 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, la conception du barrage-réservoir est à réaliser durant la phase APS. Des variantes de conception peuvent être présentées dans le cadre de l’APS.


8.4.2 Prescriptions sur la conception de la fondation

8.4.2.1 Fondation sur seuil rocheux

Un mauvais seuil rocheux (Lugeon supérieur à 10) peut être retenu si le surcoût entraîné par le traitement de la fondation rocheuse se justifie économiquement. Dans ce cas, NIHYCRI exige le traitement des fissures par injection de coulis (mélange de ciment et d’eau), de résine ou tout autre matière adéquate en suivant une méthode de contrôle d’injection appropriée telle que la


NIHYCRI

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méthode GIN1. Vu le coût très élevé qu’un projet d’injection induit, les mauvaises fondations rocheuses sont généralement rejetées dès l’APS.

8.4.2.2 Fondation sur seuil meuble

Les facteurs à tenir en compte dans la conception de la fondation d’un barrage en terre sont : - La perméabilité des sols de fondation ; - La compressibilité des sols de fondation.

Dans le cas où les matériaux de la fondation présentent un coefficient de perméabilité supérieur à 10-7 m/s, la fondation est perméable et la mise en place d’un dispositif d’étanchéité par ancrage du barrage ou de son noyau étanche jusqu’au sous-sol constitué de matériaux imperméables est requise. Dans le cas où la couche imperméable se situe à une profondeur élevée, il est plus économique de mettre en place une voile étanche en béton, en dessous de la tranchée d’ancrage pour rejoindre le sous-sol étanche.

Les systèmes d’étanchéité recommandés sont les suivants :

Tableau 29 : prescriptions relatives à l’étanchéité de la fondation

Type barrage Etanchéité de la fondation

Barrage homogène en matériau

étanche

- Mise en place d’une tranchée d’ancrage en milieu du barrage atteignant les couches imperméables

- Mise en place d’une voile étanche en béton sous la tranchée d’ancrage

- Mise en place d’un tapis étanche en amont du barrage

Barrage zoné - Ancrage du noyau étanche jusqu’en sous-sol imperméable



Barrage en enrochement - Prolongement du dispositif d’étanchéité artificielle jusqu’en sous-sol imperméable



Concernant la compressibilité des sols de fondation, le tassement admissible est de 5% de l’épaisseur totale de la couche compressible des sols de fondation. Dans le cas où le tassement calculé dépasse la valeur de tassement admissible, des purges de matériaux peuvent être envisagés dans le cas où cette solution est économiquement et environnementalement viable. La stabilisation des sols de fondations par traitement à la chaux ou au ciment est également envisageable.

8.4.3 Prescriptions sur la conception d’un barrage homogène en matériau

étanche

Un barrage homogène en matériau étanche est prescrit dans le cas où les matériaux de bonne qualité et étanches définis en 8.2.5.2 sont disponibles en quantité suffisante (supérieure à 1,5 fois le volume total du remblai).

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - La terre de fondation est à décaper sur 50 cm au minimum pour assurer une bonne

liaison entre le corps du barrage et le sol de fondation ; - Le corps du barrage est constitué totalement de matériau homogène étanche ;

1 Grouting Intensity Number, méthode développée par Lombardi (1993)


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- L’étanchéité du massif est assuré par l’épaisseur du barrage, calculée en fonction des caractéristiques des matériaux constituants ;

- La stabilité des talus amont et aval dépend des fruits des parements qui sont calculés en fonction des caractéristiques des matériaux ;

- L’écoulement sous la fondation est freiné par la mise en place d’une tranchée d’ancrage en dessous le centre du barrage ;

- Un système de drain/filtre aval présentant : o une partie verticale (drain cheminée) au milieu du barrage, constitué de sable (0

– 5 mm) de 50 cm d’épaisseur minimum, implantée de la base du remblai jusqu’au niveau normal des eaux (niveau de l’évacuateur des crues) avec une revanche de 20 à 30 cm, entourée éventuellement d’un géotextile ;

o une évacuation vers l’aval, constitué d’un tapis drainant en matériau granuleux (gravillons 5/25 avec une couche de transition appropriée1 ou géotextile)

- Le parement amont est protégé par un système d’enrochement (rip-rap) avec la couche de transition convenable ou géotextile, jouant deux rôles :

o Protection contre les vagues ; o Se constituant comme recharge perméable sur le parement amont, stabilisant ce

dernier contre les effets de surpression sur la paroi amont, qu’une vidange rapide produirait, suite au temps pris par les pressions interstitielles pour se dissiper.

- Le parement aval est protégé par engazonnement.

Illustration 16: prescriptions relatives aux barrages homogènes

8.4.4 Prescriptions sur la conception d’un barrage zoné

Un barrage zoné présente un corps en sol peu étanche (k < à 10-7 m/s) dont l’étanchéité est assurée par un dispositif annexe.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception :

- La terre de fondation est à décaper sur 50 cm au minimum pour assurer une bonne liaison entre le corps du barrage et le sol de fondation ;

- Le corps du barrage est constitué de matériaux homogène peu étanche ; - L’étanchéité est assurée par l’une des trois options suivantes :


��é ��

��é �� 5 (dn : signifiant que n% des matériaux présentent



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o Noyau étanche (dans le cas où des matériaux étanches sont disponibles en petite quantité) ;

o Masque amont (béton ou bitume) ; o Membrane interne (béton bitumineux).

- La stabilité des talus amont et aval dépend des fruits des parements qui sont calculés en

fonction des caractéristiques des matériaux ; - L’écoulement sous la fondation est freiné par la mise en place d’une tranchée d’ancrage

qui est le prolongement vertical du noyau étanche ; - Un système de drain aval présentant :

o une partie verticale (drain cheminée) au milieu du barrage, constitué de sable (0 – 5 mm) de 50 cm d’épaisseur minimum, implantée de la base du remblai jusqu’au niveau normal des eaux (niveau de l’évacuateur des crues) avec une revanche de 20 à 30 cm, entourée éventuellement d’un géotextile ;

o une évacuation vers l’aval, constitué d’un tapis drainant en matériau granuleux (gravillons 5/25 et couche de transition ou géotextile).

- Le parement amont est protégé par un système d’enrochement (rip-rap) avec la couche de transition convenable ou géotextile.

- Le parement aval est protégé par engazonnement.

Illustration 17: prescriptions relatives aux barrages zonés

8.4.5 Prescriptions sur la conception d’un barrage en enrochement

Les barrages en enrochement sont recommandés uniquement dans le cas où il n’existe en quantité aucun matériau meuble propre au remblai et qu’au contraire, les matériaux rocheux sont abondants.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - La terre de fondation est à décaper sur 50 cm au minimum pour assurer une bonne

liaison entre le corps du barrage et le sol de fondation ; - Une couche de transition appropriée1 ou géotextile est mise entre le sol de fondation et

le corps du barrage. - Les matériaux sont des enrochements avec des blocs pouvant atteindre le mètre ;


��é ��

��é �� 5 (dn : signifiant que n% des matériaux présentent



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- L’étanchéité est assurée par l’une des trois options suivantes : o Noyau étanche (dans le cas où des matériaux étanches sont disponibles en petite

quantité) ; o Masque amont (béton ou bitume) ; o Membrane interne (béton bitumineux).

- Il n’est besoin de mettre en place aucun système de drain étant donné les vides importants qui éliminent toute pression interstitielle.

Illustration 18 : prescriptions relatives aux barrages en enrochement

8.4.6 Evacuateur des crues

NIHYCRI exige la mise en place d’ouvrage évacuateur des crues sur tout barrage-réservoir. Il assure l’évacuation des débits excédentaires, pour protéger le corps du barrage contre les risques de submersion et de dégradation qu’un tel phénomène cause.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - L’évacuateur des crues détermine le volume utile de barrage. Le dépassement du volume

utile entraine l’évacuation d’une partie des débits à travers l’ouvrage évacuateur ; - Il est constitué d’un :

o Déversoir fixe ; o Ou de vannes mobiles automatiques qui s’ouvrent dès que le niveau d’eau à

l’intérieur du barrage atteint un seuil. Ce système dispose également d’un dispositif d’ouverture sur commande.

- Un système fixe présente l’avantage d’être beaucoup plus rustique et résistant si le système mobile fragile et nécessitant d’importants travaux de maintenance est nettement plus efficace.

- Il se repose sur un système de fondation dont la conception est identique à celle d’un barrage de dérivation ;

- Il est équipé d’un système de dissipation d’énergie identique à celui d’un barrage de dérivation ;

- Il est prolongé par un système de chenal transitant le débit évacué de l’ouvrage vers les cours d’eau et drains naturels avec les dispositifs anti-érosifs en enrochements nécessaires, entre le bassin de dissipation et le cours d’eau.

NIHYCRI exige la mise en place d’une vanne de vidange de sécurité, au niveau de l’évacuateur des crues dans le cas des barrages de la classe M. La vanne de vidange de sécurité assure la vidange du barrage réservoir, dans le cas où il y a risque de rupture du barrage en remblai.


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8.4.7 Système de prise

Les exigences et prescriptions formulées sur le système de prise d’irrigation sur barrage de dérivation s’appliquent au système de prise sur barrage-réservoir.

En outre, il est exigé la mise en place d’un système d’échelle visible donnant le niveau d’ouverture maximale autorisée de la vanne en fonction du niveau d’eau dans le barrage. Le système de prise est calé à un niveau lui permettant d’exploiter la totalité du volume utile du barrage (hors la hauteur de décantation), le débit passant par la prise dépend de la hauteur d’eau à l’intérieure du barrage et l’obtention d’un débit constant (le débit nominal) nécessite un ajustement continu de l’ouverture de la vanne de prise.

Pour la classe I et dans le cas où la manœuvre de la vanne principale est motorisée, la mise en place d’un système d’ajustement automatique de l’ouverture de la vanne en fonction du niveau d’eau à l’intérieur du barrage est prescrit.

8.4.8 Passerelle de manœuvre

La passerelle de manœuvre sert à : - La manœuvre des vannes de chasse ; - La circulation des personnes entre les deux rives, notamment pour l’entretien et la

manœuvre.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception : - Une passerelle de manœuvre est à implanter à la cote du corps du barrage. - Elle présente une largeur minimale de 3 m ou de la largeur à la crête du barrage pour

permettre la circulation d’engins d’entretien et de maintenance le long du barrage.

8.4.9 Echelle limnimétrique

La mise en place d’une échelle limnimétrique au niveau de l’évacuateur des crues et de l’ouvrage de prise principale est exigée par NIHYCRI pour toute classe de barrage. Il est vivement souhaité que les échelles mises en place donnent une double lecture : volume utile et hauteur d’eau à l’intérieur du barrage.

Pour les barrages de la sous-classe M, NIHYCRI exige un système de diffusion automatique d’alerte dans le cas où le niveau d’eau à l’intérieur du barrage et la vitesse avec laquelle ce dernier monte, atteignent un niveau critique, laissant présager la submersion imminente du corps du barrage.

8.5 MISE EN PLACE D’UN PERIMETRE DE PROTECTION

Un barrage-réservoir est très sensible à l’ensablement provoqué par l’érosion du bassin versant. Il est ainsi très important de prévenir ce phénomène.

Le décret N°2003/940 du 3 septembre 2003 relatif aux périmètres de protection prévoit l’instauration de périmètre de protection, à trois niveaux : l’un de protection immédiate, l’autre de protection rapprochée, éventuellement complétés par un troisième périmètre dit de protection éloignée. Bien que le contexte ne soit pas réellement le même, l’application de ce décret dans l’objectif de préserver les barrages-réservoirs de l’érosion induite par les actions humaines doit être envisagé par le maître de l’ouvrage.


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8.6 PREDIMENSIONNEMENT DU CORPS DE BARRAGE

8.6.1 Objet

Le prédimensionnement du corps de barrage constitue une étape importante donnant les dimensions selon les paramètres de base. Le dimensionnement proprement dit constitue une étape pour vérifier si le prédimensionnement respecte les différents critères de stabilité.


Sauf selon les cas précisés à 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, le prédimensionnement du barrage-réservoir pour chaque variante est à réaliser durant la phase APS. Dans le cas où l’étude d’avant-projet n’inclut pas la phase APS, le prédimensionnement est à réaliser durant la phase d’études APD.

8.6.3 Prescription pour le prédimensionnement

8.6.3.1 Pente des talus

Selon le type du barrage, le tableau suivant donne le prédimensionnement :

Tableau 30 : prescriptions pour le prédimensionnement d’un barrage en remblai

Corps du barrage Noyau étanche Parement amont

(base / hauteur)

Parement aval

(base / hauteur)

Barrage homogène 3/1 3/1

Barrage zoné, corps

en matériau fin

Noyau central 3/1 2,5/1

Noyau incliné 3,3/1 2,5/1

Barrage zoné, corps

en matériau grossier

perméable

Noyau central 2/1 2/1

Noyau incliné 2,3/1 2/1

Barrage en

enrochement

Noyau central 1,8/1 1,8/1

Noyau incliné 2,1/1 2,1/1

Masque amont 1,5/1 1,4/1

8.6.3.2 Largeur minimale de la crête du barrage

La largeur minimale de la crête du barrage en fonction des dimensions du barrage est donnée par le tableau suivant (H : hauteur du barrage en m et V : volume du barrage en m3).

Tableau 31 : prescriptions sur le prédimensionnement de la largeur de crête du barrage

89√; L minimum

<100 3 m

Entre 100 et 300 4 m

>300 5 m


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8.6.3.3 Revanche

La revanche minimale, compte tenu des vagues, en fonction des dimensions du barrage est donnée par le tableau suivant :

Tableau 32 : prescriptions sur le prédimensionnement de la revanche minimale

89√; R minimum

(m)

5 0,40

30 0,60

100 0,80

300 1,05

700 1,30

1500 1,55

8.7 DIMENSIONNEMENT


Si des prédimensionnements sont nécessaires dès la phase APS, NIHYCRI exige de procéder au dimensionnement hydraulique et de génie civil durant la phase APD. Le dimensionnement consiste à vérifier les prédimensionnements par rapport aux critères de stabilité.

8.7.2 Calage hydraulique

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le calage hydraulique des barrages réservoirs.

Tableau 33 : calage hydraulique d’un barrage-réservoir


Calage de

l’évacuateur des

crues

Calage en fonction du volume utile du barrage.

- Lever topographique de détail de l’intérieur du barrage ou restitution photogrammétrie de photographies aériennes pour aboutir à un MNT ou un modèle bathymétrique du volume de retenue ;

- Calcul des besoins en eau totale des cultures à irriguer ;

- Adéquation entre les ressources et les besoins et calcul du volume utile du bassin de retenue ;

- Calage en altitude de l’évacuateur des crues à un niveau donnant au plan d’eau maximal à l’intérieur du lac avant la mise en action de l’évacuateur des crues, le volume utile ;

- Le calcul de la longueur du seuil déversant de l’évacuateur des crues ou le volume d’évacuation d’un système mobile est réalisé par un calcul conjugué avec le


NIHYCRI

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calage du corps du barrage ; - Le chenal d’évacuation des crues est

dimensionné avec les crues de sûreté laminées.

Calage du niveau du corps du barrage

Calage en altitude par rapport aux crues de sûreté

- Calcul des crues de projet laminées en réalisant une simulation du débit sortant Qs au niveau de l’évacuateur des crues en réponse au débit entrant en tête de la retenue, équivalent aux crues de sûreté. Un modèle numérique est nécessaire pour réaliser la simulation.

- Calcul conjugué de la longueur du seuil déversant (seuil fixe) ou de la capacité d’évacuation (seuil mobile) – le calage en altitude du barrage de retenue en tenant compte des paramètres hydrologiques, économiques et environnementaux.

Calage en altitude en tenant compte de revanches

Les revanches sont calculées en tenant compte des éléments suivants :

- Le dysfonctionnement de l’ouvrage de décharges mobiles ;

- La hauteur maximale des vagues provoquées par le vent extrême considéré (Formule de de Molitor) ;

- Le déferlement des vagues atteignant le parement amont du barrage (Formule de Kalal)

- La surélévation du plan d’eau provoquée par le vent extrême considéré (wind set-up) : une valeur comprise entre 5 et 10 cm ;

- Le contre-flèche en tenant compte du tassement qui se produit sur une longue durée.

Elles sont à ajoutées à l’altitude du corps du barrage obtenu par calcul des crues de sûreté laminées précédente.

Les prescriptions de NIHYCRI concernant les différents ouvrages constituant le système de prise présentés pour le barrage de dérivation sont applicables sur le barrage-réservoir.


NIHYCRI

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Illustration 19: calcul de revanche sur un barrage-réservoir


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8.7.3 Par rapport à la stabilité du barrage

Pour tout ouvrage sous eaux, le calcul est réalisé à l’état limite de service. Toutes les charges sont considérées avec les crues de sûreté.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le calcul de stabilité des barrages réservoirs.

Tableau 34 : dimensionnement de génie civil du corps de barrage-réservoir


Evacuateur des

crues

Même exigences que pour le barrage de dérivation

Même exigences que pour le barrage de dérivation

Stabilité à long

terme

Dimensionnement et vérification du coefficient de sécurité F1 pour une stabilité à long terme, après consolidation, suite à une vidange rapide (pour le talus amont), à l’aide des caractéristiques déterminées à partir d’essai triaxial consolidé, drainé, en contraintes effectives (NF P 94-074)

- Calcul de c’ (cohésion) et de φ (angle de frottement interne) des matériaux constituant le remblai à partir d’essais triaxiaux

- Calcul de combinaison d’action en contrainte effective incluant poids-propre du remblai et champ de pression interstitielle induit par une vidange rapide (instantanée)

- Calcul de la stabilité du talus (amont et aval) selon le prédimensionnement, en calculant le coefficient de sécurité en considérant une masse de glissement circulaire (Bishop et Fellinius) Le coefficient de sécurité doit être supérieur ou égal à 1,5

- Vérification de la stabilité du talus amont et aval en abaissant c’ de 10 kPa et φ de 5°. Le profil est considéré comme satisfaisant si F est supérieur à 1 pour le talus amont et à 1,2 pour le talus aval.

Stabilité à court

terme

Dimensionnement et vérification du coefficient de sécurité F pour une stabilité à court terme en fin de construction, avant consolidation, à l’aide des caractéristiques déterminées à l’essai triaxial non consolidé, non drainé, interprété en contraintes totales

- Calcul de cuu (cohésion non drainée) et de φuu (angle de frottement interne non drainé) des matériaux constituant le remblai à partir d’essais triaxiaux non consolidés

- Calcul de combinaison d’action en contrainte totale incluant poids-propre du remblai et champ de pression interstitielle induit par la retenue à son niveau d’eau normal

- Calcul de la stabilité du talus (amont et aval) selon le prédimensionnement, en

1 Rapport entre la résistance au cisaillement du massif et des contraintes de cisaillement le long du plan de rupture.


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évaluant le coefficient de sécurité en considérant une masse de glissement circulaire (Bishop et Fellinius) Le coefficient de sécurité doit être supérieur ou égal à 1,3.

8.7.4 Protection en enrochement rip-rap

L’épaisseur de la couche d’enrochement rip-rap ainsi que les dimensions des blocs (diamètre médiane) sont évaluées en fonction de la hauteur des vagues, calculée par la formule de Molitor. Le tableau suivant donne les valeurs de l’épaisseur de la couche et du diamètre médian de l’enrochement en fonction de la hauteur des vagues :

Tableau 35 : prescriptions sur le dimensionnement de la protection en rip-rap

Hauteur des vagues

(m)

Epaisseur

(m)

d50 des blocs

(m)

0,30 0,30 0,20

0,55 0,40 0,25

0,80 0,50 0,30

1,05 0,60 0,40

1,30 0,70 0,45

1,55 0,80 0,50

La blocométrie est présentée par ce qui suit :

Tableau 36 : prescriptions sur le blocométrie du rip-rap

Minimal Médian Maximal

1/3 P P 8 P

P est le poids du bloc correspondant à d50.

Les couches de transitions doivent respecter les règles de Terzaghi.

9 AUTRES TYPES D’ALIMENTATION

NORMES MALGACHES DE CONSTRCUTION D’INFRASTRUCTURES HYDROAGRICOLES CONTRE LES CRUES ET LES INONDATIONS

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9.1 PRESCRIPTIONS RELATIVES AUX PRISES AU FIL DE L’EAU

9.1.1 Pour le choix de ce type d’ouvrage

Le choix d’un ouvrage d’alimentation pour une prise au fil de l’eau se justifie selon les conditions présentées en 6.2.4.2, à savoir :

- Domination topographique assurée ; - Il existe un cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la période

d’irrigation, dominant les besoins ; - Le plan d’eau aux basses eaux domine topographiquement le plan d’eau nécessaire au

niveau de l’ouvrage de prise pour dominer les parcelles de culture ; - Le cours d’eau présente un lit unique stable avec des belles courbes (extrados) ; - La mise en place d’un épi est nécessaire dans le cas de tracé rectiligne.

9.1.2 Sur la conception et le dimensionnement

Les prescriptions en matière de conception et de dimensionnement des prises au fil de l’eau reprennent celles des prises sur barrages de dérivation, en insistant sur les points suivants :

- Le calage de l’ouvrage doit s’effectuer de manière à ce que le débit nominal soit assuré durant toutes les périodes de l’irrigation, et doit ainsi se baser sur les basses-eaux, étant donné l’absence d’ouvrage pour relever le plan d’eau ;

- L’emplacement de la prise au fil de l’eau doit se trouver en entrée de courbe, en extrados ;

- Dans le cas où le lit de la rivière présente un tracé rectiligne, la mise en place d’un épi pour entonner le débit vers la prise est indispensable (un épi n’élève pas le niveau d’eau mais constitue uniquement un système d’entonnement) ;

- Un bassin d’admission sous forme de convergeant est indispensable ; - La protection de l’ouvrage contre les crues est assurée par un mur en aile qui assure à la

fois : o La protection de l’ouvrage contre les crues (dimensionnement par rapport aux

crues de sûreté) ; o Le soutènement des berges amont et aval de l’ouvrage.

- Le radier en béton armé de l’ouvrage est pourvu d’un système de parafouilles, dimensionné de façon à ce que l’ouvrage soit à l’abri du renard (respect des règles de Bligh et de Lane) ;

- La partie aval de l’ouvrage reprend totalement la conception d’une prise sur barrage de dérivation que ce soit en ce qui concerne le système de décharge que de dessablage.

9.2 PRESCRIPTIONS RELATIVES AUX STATIONS DE POMPAGE

9.2.1 Pour le choix de ce type d’ouvrage

Le choix d’un ouvrage d’alimentation équipé d’une station de pompage se justifie selon les conditions présentées en 6.2.4.4, à savoir :

- Il existe un cours d’eau permanent, avec un débit soutenu au cours de la période d’irrigation, dominant les besoins ;

- La domination topographique n’est pas assurée.


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9.2.2 Sur la conception

Il existe deux façons d’implanter les stations de pompage dans le souci de préservation contre les crues.

- Dans le cas où le marnage est élevé, la conception indiquée consiste à procéder à un système présentant différents niveaux, selon le niveau d’eau. Le système assure la mise hors eau de l’ensemble dans le cas des crues importantes.

- Un système fixe peut être choisi dans le cas où le marnage est limité. Il inclut : o Un chenal d’amenée conduisant l’eau du cours d’eau à la station de pompage ; o Un socle de support hors le niveau des PHE correspondant aux crues de sûreté,

où sera installée la station de pompage.

10 OUVRAGE DE FRANCHISSEMENT


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10.1 DEFINITION

Les ouvrages de franchissement servent à faire traverser le réseau d’irrigation à travers les obstacles naturels tels que cours d’eau, thalwegs, zones de dépression, etc. Ils se répartissent en deux groupes :

- Ouvrages de franchissement supérieur qui passent par-dessus les obstacles naturels ; - Ouvrages de franchissement inférieur qui passent en dessous des obstacles naturels.

Les ouvrages de franchissement constituent un autre groupe d’ouvrages vulnérables aux crues et à l’ensablement et NIHYCRI donne des exigences et des prescriptions générales dans leur conception.

10.2 CRITERES DE CHOIX ENTRE UN FRANCHISSEMENT SUPERIEUR ET INFERIEUR

Le choix entre un ouvrage franchissement de type supérieur (pont-canal) et un ouvrage de franchissement de type inférieur (siphon inversé) se tranche selon les conditions suivantes :

10.2.1 Ouvrage de franchissement supérieur

Ce type d’ouvrage convient quand les conditions suivantes sont remplies : - Le niveau inférieur de l’ouvrage se situe à un niveau supérieur au PHE relatif aux crues

de sûreté du cours d’eau à franchir, majoré d’un tirant d’eau supérieur à 25 cm (dans le cas contraire, un ouvrage de franchissement supérieur est à éviter) ;

- La portée de l’ouvrage est relativement courte, permettant la mise en place d’un ouvrage sans piles intermédiaires ;

- Pour les ouvrages à longue portée, les conditions favorables sont les suivantes : o Le débit à transiter n’est pas trop élevé (inférieur à 1 m3/s) ; o Il existe des sites stables et à l’abri de fort courant d’eau et des détritus solides

pouvant être charriés par l’eau sur la zone à franchir permettant l’implantation en toute sécurité des piles intermédiaires ;

o Le fond du thalweg à franchir ne dépasse pas les 25 m ; o La traversée est à l’abri du vent.

- Ce type d’ouvrage, notamment celui à section à ciel ouvert, convient quand la charge

hydraulique de fonctionnement de l’ouvrage (différence de niveau du plan d’eau entre l’amont et l’aval) est faible, ce qui n’est pas le cas d’un siphon inversé où l’écoulement en charge présente des pertes importantes.

10.2.2 Ouvrage de franchissement inférieur

Ce type d’ouvrage convient quand les conditions suivantes sont remplies : - La mise en place d’un ouvrage de franchissement supérieur ne peut pas être réalisé à

cause du niveau du PHE des cours d’eau à franchir affleurant le niveau du canal ; - La zone à traverser ne présente ni des sols trop instables sur une grande profondeur

(vase) ni un affleurement du substratum de roche saine difficile à travailler ; - Le débit à transiter est suffisamment élevé (supérieur à 200 l/s) pour permettre une

vitesse supérieure à 1,5 m/s.


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10.3 OUVRAGE DE FRANCHISSEMENT SUPERIEUR

10.3.1 Définition

Les ouvrages de franchissement supérieur sont des ouvrages suspendus au-dessus des obstacles naturels qu’ils ont à franchir. Ils sont également connus sous le nom de bâche ou de pont canal. Dans la plupart du temps, ils franchissent de cours d’eau et de thalwegs. Il arrive également qu’ils franchissent tout simplement des zones de dépressions.

10.3.2 Prescriptions pour la conception

Ce type d’ouvrage est à éviter absolument dans le cas où il est topographiquement impossible de l’implanter hors PHE relatifs aux crues de sûreté des cours d’eau à franchir. Dans ce cas, il convient de choisir des ouvrages de franchissement inférieur.

NIHYCRI donne les prescriptions générales suivantes pour la conception d’ouvrages de franchissement supérieur, principalement, dans le souci de les préserver contre les crues :

Tableau 37 : prescriptions sur la conception d’un ouvrage de franchissement supérieur (bâche)

Objet Prescriptions

Choix du type d’ouvrage - Dans la plupart des cas, un ouvrage en béton armé à ciel ouvert est recommandé pour les raisons suivantes :

o Mode de construction mieux adapté aux contextes des chantiers de construction d’infrastructures hydroagricoles à Madagascar ;

o Entretien mieux à la portée des structures organisationnelles des usagers.

- Les ouvrages métalliques à ciel ouvert sont recommandés quand :

o La portée de l’ouvrage dépasse plusieurs dizaines de mètres ;

o Le débit à véhiculer est faible (section mouillée inférieure à 0,25 m2) ;

o Les usagers sont suffisamment organisés et peuvent faire raisonnablement face aux risques de vol.

- Les ouvrages métalliques en conduite forcée sont recommandés dans le cas où le franchissement est long et présente une hauteur importante par rapport au niveau du thalweg. Dans ce cas, l’ouvrage ne sera pas implanté en pente unique, mais présentera des tronçons bas, forçant la remontée en conduite forcée.

Implantation Quel que soit le type de l’ouvrage, il doit être implanté hors le niveau du PHE relatif aux crues de sureté des cours d’eau à franchir, avec un tirant d’air minimum de 25 cm, en fonction du risque de charriages de tronc d’arbres ou autres éléments solides flottants

Fondation et pile

intermédiaire

- La mise en place d’une pile intermédiaire dans le lit d’un cours d’eau est à éviter autant que possible.

- Dans le cas où la mise en place d’une ou plusieurs piles intermédiaires à l’intérieur d’un cours d’eau est inévitable, les prescriptions suivantes sont à suivre :

o Il convient de choisir, autant que possible, les lieux d’implantation sur des fondations solides (seuil rocheux si possible) et protégés contre les chocs contre les éléments solides pouvant être charriés par


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Objet Prescriptions

les crues. o La fondation est à dimensionner de façon à éviter

tout dépassement du niveau de tassement admissible.

o La pile intermédiaire est à dimensionner de façon à résister aux éventuels chocs avec les éléments solides, les poussées de l’eau et l’action des vents.

o Dans le cas où les piles intermédiaires sont très exposées par rapport aux débris charriés par les crues, il convient de mettre en place un système de protection contre les chocs (grilles ou blocs maçonnés).

Corps d’ouvrage en béton armé - Si le débit à véhiculer est limité (pouvant être entonné par un demi-buse de diamètre inférieur à 80 cm) et que l’ouvrage n’a pas de vocation sociale (franchissement humain), un ouvrage en demi-buse est plus approprié (moins lourd, résistant mieux aux actions mécaniques et aux poussées du vent).

- Dans le cas contraire un ouvrage de section rectangulaire est indiqué.

- La mise en place d’un joint de dilatation (joint scié) est prescrite à chaque portée dépassant les 7 m.

- La mise en œuvre nécessite l’utilisation de produits additifs assurant l’étanchéité totale de l’ouvrage.

- Pour les ouvrages à section rectangulaire : o Le dimensionnement nécessite la prise en compte du

risque de voilement du béton et la mise la mise en place de raidisseurs adéquats est prescrite.

o L’utilisation sociale de l’ouvrage comme franchissement humain est à considérer dans le calcul de l’ouvrage.

Corps d’ouvrage métallique Les matériaux utilisés doivent être des matériaux inoxydables (fonte pour les conduites forcées et tôle inox pour les éléments à confectionner à ciel ouvert)

10.4 OUVRAGE DE FRANCHISSEMENT INFERIEUR

10.4.1 Définition

Les ouvrages de franchissement inférieur sont des ouvrages conçus pour franchir par-dessous, des obstacles naturels (cours d’eau, zone de dépression, etc.). Dans la plupart des cas, il s’agit d’ouvrage de siphon inversé. L’écoulement dans ce type d’ouvrage est en charge.


Dans les cas suivants, le choix d’un ouvrage de franchissement inférieur, de type siphon inversé, est favorable par rapport aux ouvrages de franchissement supérieur :

- Il est impossible de mettre hors eau avec le tirant d’air requis un ouvrage de franchissement supérieur par rapport au PHE des crues de sûreté du cours d’eau à franchir ;

- La portée est trop importante pour un ouvrage de franchissement supérieur.


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NIHYCRI donne les prescriptions générales suivantes pour la conception d’ouvrages de franchissement inférieur, de type siphon inversé, principalement, dans le souci de les préserver contre les crues et l’ensablement.

Tableau 38 : prescriptions sur la conception d’un ouvrage de franchissement inférieur (siphon inversé)

Objet Prescriptions

Configuration générale L’ouvrage doit inclure les éléments suivants : - Système de décharge des débits excédentaires / dessableur

en amont de l’ouvrage - Puisard amont équipé d’une grille amovible ; - Corps de l’ouvrage de section circulaire ou rectangulaire ; - Puisard de sortie aval équipé d’une grille amovible.

Système de décharge /

dessableur amont

Ce système est à implanter juste en amont du puisard amont. Il joue un rôle de décharge pour éviter que le débit pénétrant dans le siphon ne dépasse son débit nominal et un rôle de dessableur amont. Il :

- présente un bassin calculé pour permettre la décantation des produits solides, avec une fréquence de dessablage supérieure ou égale à un (1) mois pour les classes V, IV et III et supérieure ou égale à trois (3) mois pour les classes I et II ;

- est équipé d’un système de chasse de sable constitué d’un système à vanne et d’un chenal d’évacuation aboutissant dans le cours d’eau à franchir (la vidange du dessableur est assurée par autocurage ou par un système mécanique) ;

- le chenal d’évacuation des sables est calé pour une vitesse de 2 à 3 m/s, avec des parois et lit protégé par de l’enrochement ou en perrés maçonnés ;

- est équipé d’un déversoir latéral de sécurité ou d’un système de siphon de sécurité automatique faisant évacuer vers le chenal d’évacuation des sables les excédents d’eau dépassant le débit nominal du canal, avec une capacité minimale d’évacuation égale à la moitié du débit nominal de l’ouvrage ;

- est équipé d’une vanne de fermeture, à son aval vers le puisard d’entrée du siphon, pour faciliter les opérations d’entretien et de dessablage.

Puisard d’entrée amont Cet ouvrage assure la mise en charge de l’ouvrage et la transition entre le fonds du canal d’entrée et celui du début du siphon. Il est équipé d’une grille amovible pour : 1) empêcher l’entrée des débris flottants pouvant ne pas être arrêtés par le dessableur, prévu pour les matériaux granulaires lourds et 2) pour éviter les accidents.

Corps de l’ouvrage - Il peut présenter une section rectangulaire ou circulaire. Dans le cas où la charge (différence de niveau d’eau amont et du niveau d’eau aval) dépasse 10 m, il convient d’opter pour une section circulaire.

- Il convient de faire très attention dans la mise en œuvre des ouvrages de section circulaire au niveau des raccords et sabots pour éviter les fuites.

- Pour la traversée de cours d’eau et dans un souci d’éviter les effets de la sous-pression exerçant des forces déterrant l’ouvrage, le fond supérieur du siphon doit être enterré à une profondeur minimale équivalente au PHE relatif aux crues de projet du cours, avec un minimum de 1,5 m.

- Dans le cas où le fonds de la rivière présente des vases ou couches instables sujets à des affouillements, il convient


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Objet Prescriptions

d’implanter le corps de l’ouvrage en dessous de ces couches instables.

- La vitesse nominale d’écoulement à l’intérieur de l’ouvrage doit être supérieure à 1,5 m/s pour favoriser son autocurage.

- Quand la longueur dépasse la dizaine de mètre, l’ouvrage doit être visitable avec un diamètre, largeur ou hauteur minimal de 70 cm.

- Il doit être équipé d’un système d’évacuation d’air (cheminée) avec une sortie débouchant à l’air libre pour éviter la présence de poches d’air sous-pression qui perturbent fortement l’écoulement.

- Il doit être équipé d’un système de vidange actionné par un système de pompage, voir gravitaire dans le cas où il serait possible d’amener la conduite de vidange suffisamment loin en aval, au-dessus du plan d’eau.

Puisard de sortie aval Cet ouvrage assure la transition entre la sortie de l’ouvrage et le canal en aval. Il est équipé d’une grille amovible pour éviter les accidents.

11 PROTECTION CONTRE LES CRUES


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11.1 DEFINITION

Les ouvrages de protection anti-crues servent à isoler les infrastructures hydroagricoles (canaux notamment) et les parcelles de cultures des menaces des cours d’eau (fleuve et rivière) en période de crue.

Dans le contexte des périmètres irrigués malgaches, les ouvrages anti-crues sont constitués d’ouvrages de revêtement (revêtement de berges des cours d’eau pour limiter l’érosion), de digue longitudinale ou de système d’épi ou points durs, ainsi que les combinaisons possibles.

11.2 IMPLANTATION DES PROTECTIONS

NIHYCRI exige la mise en place d’un système de protection contre les crues dans le cas où le régime fluvial des cours d’eau interférant avec le périmètre irrigué risque de causer des dégradations importantes sur les infrastructures hydroagricoles et les parcelles à irriguer.

11.3 PRESCRIPTION POUR LE CHOIX DU TYPE DE PROTECTION

Le choix d’un système de protection dépend beaucoup des paramètres du régime fluvial du cours d’eau menaçant les infrastructures et le périmètre irrigué. Ces paramètres sont le niveau du PHE et la vitesse du courant qui détermine la force érosive.

La mise en place de revêtements est nécessaire dans le cas où : - Les berges naturelles dominent les crues de sûreté majorées de la revanche ; - Les berges sont constituées de matériaux stables mais exposés aux risques d’érosion par

les courants fluviaux.

La mise en place d’une digue longitudinale est nécessaire dans le cas où : - Le niveau du PHE correspondant aux crues de sureté majoré d’une revanche tenant

compte de l’effet du vent et du batillage dépasse le niveau de la berge naturelle ; - Les berges sont constituées de matériaux érodibles et très peu cohérents, nécessitant la

mise en place de digue longitudinale en matériau d’emprunt sur les points les plus sensibles ;

- NIHYCRI prescrit la mise en place de revêtement du parement amont des digues longitudinales.

Des épis ou points durs (épis de faible dimension) sont mis en place dans l’objectif de : - Eloigner le courant des berges ou digues à protéger ; - Réduire la vitesse du courant au droit des berges ou digues.

La combinaison entre différents types de protection est envisageable pour optimiser les solutions.

11.4 ETUDE GEOTECHNIQUE

Les études géotechniques à réaliser se portent sur les matériaux des sols en place (berges et fondations) et sur les matériaux d’emprunt pour constituer le corps de la digue en remblai et les matériaux rocheux, pour constituer la protection en enrochement.

Elles sont identiques à celles définies aux sections 8.2 et 8.3. Ces études sont à réaliser durant la phase APD.


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11.5 CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT

11.5.1 A quel stade

La conception et le dimensionnement sont prévus pour être exécutés à la phase APD.

11.5.2 Digue en remblai

11.5.2.1 Conception

La conception d’une digue en remblai est similaire à celle d’un barrage en remblai décrit en détail dans les sections 8.4.3 à 8.4.5.

Néanmoins, étant donné le fait qu’une digue de protection est rarement tout le temps en charge, les effets néfastes des écoulements interstitiels à travers le corps du remblai sont rarement préjudiciables. La mise en place de filtre, drain, voire noyau étanche peut ne pas être nécessaire en ce qui concerne les digues de protection.

11.5.2.2 Calage hydraulique

Pour toute digue de protection des infrastructures hydroagricoles contre les crues des cours d’eau (rivière ou fleuve), NIHYCRI vise à limiter les risques de submersion et de rupture et de limiter le cas échéant, les impacts économiques des ruptures. Le calage hydraulique est réalisé de façon à éliminer les risques de submersions. Ainsi, les digues de protection sont calées selon les prescriptions suivantes :

- Calage par rapport aux crues de sûreté ; - Calcul de la revanche par rapport :

o Effets du vent (Formule de Molitor et de Kalal) o Surélévation du niveau d’eau en courbe extrados par effet centrifuge ; o Batillage (pour les cours d’eau navigable) par la formule de Verhey et Pilarczyk.

Le calage par rapport aux crues de sûreté nécessite les activités suivantes : - Calcul des crues de sûreté du cours d’eau avec la période de retour et par la méthode

appropriée normalisées (chapitre 4). - Lever topographique (profil en long et en travers) sur une bande incluant tout le tronçon

du cours d’eau nécessitant de protection et un tronçon en amont et un tronçon aval, ayant chacun une longueur minimale équivalant à 10 fois la largeur moyenne du cours d’eau.

- Calcul par la formule de Manning-Strickler du PHE correspondant aux crues de sûreté en utilisant les paramètres d’écoulement obtenus des levers topographiques.

11.5.3 Revêtement

11.5.3.1 Conception

La mise en place de revêtement est prescrite sur toute digue en remblai protégeant un cours d’eau, dès que la vitesse moyenne d’écoulement aux crues de projet dépasse 1 m/s. Pour les berges en place, la mise en place de revêtement est décidée après analyse du phénomène d’érosion qui se produit.

Le revêtement est dans la plupart des cas, constitué de matériaux rocheux. Le choix d’autres types de revêtement est considéré dans des cas spéciaux :

- Les matériaux propres à la protection en enrochement (voir 8.2.5.2 pour les critères) ne sont pas disponibles en qualité et quantité requise par rapport aux exigences selon les paramètres fluviaux ;

- Le revêtement joue d’autres rôles que la stabilisation de l’érosion : étanchéité, et soutènement.


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Dans les cas spéciaux, le revêtement peut être constitué de voile en béton armé, murs en maçonnerie de moellons, gabions et ses dérivés. Des combinaisons entre différents types de revêtement sont possibles pour obtenir des actions de protection combinées.

Le revêtement en enrochement est constitué de : - Carapace qui est l’enrochement de protection ; - Une sous-couche ou filtre granulaire ; - Un matériau anti-contaminant en géotextile.

Le revêtement épouse la forme de la berge ou du parement de la digue à protéger. Le niveau supérieur du revêtement correspond au niveau de la crue de sûreté sans la revanche. Un aménagement spécial est prévu au pied de la digue ou de la berge à protéger.

NIHYCRI expose les trois cas possible :

Tableau 39 : prescriptions contre les affouillements au pied de talus

Cas Situation Solution

Cas n°1 Pas d’affouillement significatif Buttage du revêtement en enrochement au pied du talus par de la longrine en béton armé ou par une banquette en enrochement de même matériau que le revêtement.

Cas n°2 Affouillement significatif du lit de la rivière

Mise en place d’un tapis plongeant qui constitue un monticule d’enrochements déversés au pied du revêtement et qui est destiné à s’enfouir dans la fosse d’affouillement quand celui-ci se produit.

Cas n°3 Affouillement significatif localisé au pied de talus de la berge ou du remblai

Extension du pied du revêtement dans une tranchée excavée correspondant à la profondeur d’affouillement prévue. Cette extension inclut l’ensemble carapace, filtre granulaire et géotextile éventuel.

La profondeur d’affouillement est calculée par la formule de Ramette.


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Illustration 20 : prescriptions contre les affouillements au pied du talus


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11.5.3.2 Dimensionnement

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour le dimensionnement :

Tableau 40 : dimensionnement du revêtement en enrochement


Dimensionnement

de l’enrochement

Calcul de d50 et présentation de la blocométrie.

Calcul de l’épaisseur de la carapace.

- Calcul des crues de sûreté du cours d’eau avec la période de retour et par la méthode appropriée normalisées (chapitre 4).

- Lever topographique (profil en long et en travers) sur une bande incluant tout le tronçon du cours d’eau nécessitant de protection et un tronçon en amont et un tronçon aval, ayant chacun une longueur minimale équivalant à 10 fois la largeur moyenne du cours d’eau.

- Calcul par la formule de Manning-Strickler de la vitesse moyenne de l’écoulement en crue de sûreté.

- Utilisation d’un coefficient de majoration de la vitesse de 1,1 à 1,4 sur les tronçons en courbe.

- Calcul de d50 par la formule de Isbash, corrigé pour le cas des talus inclinés par le coefficient de stabilité λ de Lane ou en utilisant l’abaque de Ramette.

- La blocométrie recommandée, présentée en poids est la suivante : Pmin = P / 3 et un Pmax = 8 P, avec Pmin, P et Pmax sont respectivement le poids du plus petit bloc, du bloc d50 et du plus grand bloc.

- La couche d’enrochement présente une épaisseur moyenne égale au moins à 2 x d50.

Dimensionnement

de la sous-couche

de filtre granulaire

Calcul de la granulométrie et de l’épaisseur du filtre

- Etude granulométrique du sol des berges ou du remblai à protéger ;

- La granulométrie de la couche de transition doit remplir les règles de Terzaghi1 :

o ��

�� 5

o ��

�� 5

Le pourcentage de fine (éléments inférieurs à 80µ) < 5%.

- La mise en place de plusieurs couches de transition de granulométrie progressive est souvent nécessaire pour que ces conditions soient remplies.

- L’épaisseur de la couche de transition ne doit pas être inférieure à 30 cm.

- La mise en place d’une couche de géotextile n’est pas obligatoire s’il est possible, compte-tenu de la

1 d15 signifie que 15% des grains ou blocs constituant le matériau présente un diamètre inférieur ou égal à d15.


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granulométrie de la couche sous-jacente (terrain) de remplir la deuxième condition.

11.5.4 Epis

Les épis jouent un double rôle : - Ralentissement du courant au voisinage de la berge ou digue à protéger ; - Déviation du lit du cours d’eau pour l’éloigner de la berge ou digue à protéger.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception des épis : - Les épis doivent être mis en place perpendiculairement par rapport à la berge à protéger

afin d’éloigner les zones de tourbillon qu’ils causent du rivage et de les localiser à proximité de leur tête

- Un épi est généralement constitué d’un corps qui est constitué d’une digue en remblai et d’une tête (musoir) qui est dimensionné pour résister aux courants de tourbillon localisés aux alentours de sa tête.

- L’espacement entre deux épis : o est calculé de façon à ce que le rapport de la perte des charges dans la rivière

entre deux épis (esp) soit inférieur à 0,61. o doit se trouver entre une(1) et deux (2) fois la largeur du lit mineur du cours

d’eau - La longueur de l’épi ne doit pas excéder l’espace entre deux épis. La longueur minimale

est le sixième (1/6) de l’espace entre deux épis.

1 <� =

=&

>'

?@A

� ; C : nombre de Chezy, Ssp : distance entre épi et h : hauteur d’eau relative aux crues de projet.


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Illustration 21 : prescriptions sur l’orientation des épis

Epi orienté vers l’amont : entraînant l’érosion des berges en amont

Epi orienté vers l’aval : entraînant l’érosion des berges en aval

Epi perpendiculaire par rapport à la berge: aucune érosion

12 RESEAU DE DRAINAGE


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12.1 DEFINITION

Le réseau de drainage constitue l’ensemble des ouvrages linéaires (canaux ou tuyauterie) et ponctuels qui assurent l’assainissement des terres agricoles. L’assainissement consiste à évacuer les excès d’eau de surface et de subsurface (nappe peu profonde) pour éviter l’asphyxie des plants et de leurs réseaux racinaires.

Le réseau de drainage se trouve au premier plan en ce qui concerne la préservation des périmètres contre les inondations.

NIHYCRI donne dans le cadre de ce chapitre les prescriptions sur la conception et dimensionnement d’un réseau de drainage.

12.2 CONCEPTION D’UN RESEAU DE DRAINAGE

12.2.1 Pour quel projet ?

NIHYCRI prescrit les normes de conception d’un réseau de drainage pour tout nouvel aménagement ou projet d’extension et projet de réhabilitation mettant en jeu la problématique d’assainissement et d’évacuation des eaux de surface sur les terres agricoles.


Sauf selon les cas précisés en 3.1 qui exemptent le maître de l’ouvrage de la réalisation d’une phase APS, les activités consistant à concevoir un réseau de drainage est à réaliser durant la phase APS. Des variantes de configurations différentes peuvent être présentées dans le cadre de l’APS.


12.2.3 Conception de base

Au démarrage d’un projet de drainage, NIHYCRI donne les prescriptions suivantes en ce qui concerne la conception de base d’un réseau de drainage :

Tableau 41 : prescriptions pour l’étude de base d’un réseau de drainage

A évaluer Paramètre Approche Résultats / biens livrables

Envergure

du

problème

Localisation spatiale de zones sujettes à des submersions temporaires ou permanentes

- Télédétection, photo-interpétation et analyse cartographique

- Elaboration d’un modèle numérique de terrain (MNT) donnant le détail du relief

- Parcours et délimitation directe au GPS des zones à problèmes

Plan d’ensemble donnant la localisation des zones sujettes aux submersions temporaires ou permanentes

Durée et fréquence - Observation et mesure directe

- Enquêtes

Plan donnant l’évolution des contours des zones submergées dans le temps


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A évaluer Paramètre Approche Résultats / biens livrables

Origines des excès d’eau

Origines externes ou parasites

- Identification des réseaux hydrographiques et évaluation des impacts de leurs crues sur le périmètre à protéger ;

- Identification et analyse portant sur l’entrée des eaux superficielles et souterrains

- Identification et caractérisation des mouillères.

- Plan de configuration générale présentant les entrées d’eau potentielles provenant du réseau hydrographique ou de la zone externe ;

- Plan de localisation des mouillères et analyse de leur origine.

Causes propres aux superficies à drainer

- Prise d’échantillons et essai au perméamètre pour évaluer la perméabilité des différentes couches du sol jusqu’à la couche imperméable (coefficient de perméabilité inférieure à 10-7m/s)

- Elaboration d’une cartographie côté ou un MNT de l’ensemble

- Coupe lithologique donnant les différentes couches des sols ;

- Analyse critique sur l’origine interne de l’excès d’humidité : couche imperméable, topographie etc.

La conception d’un système de drainage est basée sur la connaissance de la nature du phénomène d’excédent d’eau.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la conception de base :

Tableau 42 : prescriptions sur la conception de base d’un réseau de drainage

Origine excès d’eau Caractéristiques Remèdes

Apports externes et/ou

parasites

Ecoulement souterrain ou superficiel en provenance de l’extérieur de la zone à assainir

Collecteur de ceinture

Débordement occasionnel en provenance d’un cours d’eau

Mise en place de système de protection contre les crues (voir chapitre 9)

Apports internes parasites (mouillère) :

- Dépression ou rupture de pente

- Affleurement aquifère

- Captage par une tranchée drainante

- Résurgence diffuse d’eau profonde

- Captage par une tranchée drainante

- installation d'un matériau perméable sur


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Origine excès d’eau Caractéristiques Remèdes

l'ensemble de la zone de résurgence

Causes propres aux superficies

à drainer

Présence prolongée d’une nappe peu profonde

- Système de drainage par fossés ou drains ;

- Avec tranchée drainante de captage dans le cas de présence d’apports latéraux importants.

Stagnation temporaire des eaux de pluie par :

- Défaut d’infiltrabilité (présence de strate peu perméable en surface, topographie plate)

- Défaut de drainage interne (infiltration profonde empêchée par la présence d’une couche peu perméable à faible profondeur, topographie plate).

- Drainage de surface (eaux de ruissellement)

- Drainage de subsurface


12.2.4.1 Considérations générales

Dans le contexte malgache, la majeure partie des périmètres irrigués est exploitée en riziculture. Dans ce cas, la présence d’une lame d’eau de 2 à 10 cm est presque toujours requise. Le rôle du drainage est d’éliminer les excès d’eau causant une submersion prolongée, avec une lame d’eau supérieure à 15 cm.

Le réseau de drainage est conçu pour : - Evacuer les excès d’eau de façon à ce que la présence de lame d’eau de plus de 15 cm ne

dépasse pas la durée admissible de submersion (DAS) ; - Il comprend plusieurs niveaux :

o Drains parcellaires ; o Drains collecteurs ou secondaires ; o Drains principaux.

- Les drains principaux débouchent vers des émissaires ou exutoires pouvant réceptionner les débits d’assainissement.

Dans le contexte malgache, le réseau de drainage est constitué normalement de fossés à ciel ouvert. La mise en place de tuyaux enterrés peut être adoptée dans des cas particuliers, notamment dans le cas où les sols à drainer présentent des propriétés mécaniques défavorables ne permettant pas la mise en place, pérenne de fossés à ciel ouvert. Le cas des sols hydromorphes organiques et tourbeux peut ne pas convenir aux fossés à ciel ouvert.

12.2.4.2 Configuration du réseau de drainage

La configuration générale d’un réseau de drainage nécessite un plan de masse côté, avec courbes de niveau dont l’équidistance est de 50 cm ou un modèle numérique de terrain matérialisant :

- l’ensemble du périmètre à irriguer, - les sources externes contre lesquelles le périmètre est à protéger,


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- les exutoires et émissaires.

La configuration générale donne les tracés des différents éléments du réseau, pour 1) se protéger des crues des sources externes, 2) diriger en toute sécurité les crues vers les exutoires, 3) assainir les parcelles, 4) collecter les eaux de drainage et les diriger vers les exutoires.

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes dans la configuration d’un réseau de drainage : - Il faut veiller autant que possible à ce que le réseau soit un réseau à 100% gravitaire. La

mise en place de système de relevage par pompage n’est à envisager que dans des cas extrêmes.

- Il faut éviter autant que possible les réseaux de type unitaire, combinant sur le même système de fossé le rôle d’évacuation des crues et d’assainissement.

- La configuration recommandée est le réseau sélectif, d’un côté des cours d’eau naturels ou chenaux artificiels pour évacuer les crues et de l’autre côté des fossés de drainage destinés à l’assainissement. Ces deux réseaux ne se combinent qu’au niveau des émissaires.

- Il faut éviter autant que possible les réseaux de type drain – irrigateur et la mise en place de régulateur à l’intérieur de drains, à vocation d’irrigation.

- La mise en place d’une piste d’entretien longeant les drains s’avère être utile dans une optique d’entretien. Du point de vue fonctionnement hydraulique, une piste de desserte longeant un drain peut perturber le mouvement de l’eau des parcelles vers le drain. Dans le cas où la desserte doit passer absolument par une piste longeant un drain, il convient de mettre en place un réseau collecteur à l’extérieur de la digue constituant la plate-forme de la piste et d’aménager à endroits réguliers des ouvrages passant sous la digue, les débits des collecteurs au drain.

12.2.4.3 Disposition des drains

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes pour la disposition des drains : - Les drains secondaires doivent être implantés parallèlement en gardant le même

écartement ; - Les drains secondaire doivent autant que possible être orientés de façon à couper la

direction des pentes ; - Il convient de privilégier les dispositions en arrête de hareng où les drains secondaires

se connectent aux drains principaux en angle de l’ordre de 60° de façon à éviter la turbulence ;

- Il faut éviter de faire aboutir deux drains secondaires au même point sur un drain principal ;

- Il faut éviter d’utiliser un cours d’eau naturel ou une rivière comme drain principal où les drains secondaires se déversent. Il convient de construire parallèlement un drain principal, recevant les drains secondaires et qui va déboucher au cours d’eau naturel à utiliser comme émissaire.

12.2.4.4 Sections des drains

Sauf dans des cas très particulier, un fossé de drain à ciel ouvert est implanté totalement sous le niveau du terrain naturel. Les excès d’eau à drainer se déversent directement des terrains à drainer vers l’intérieur de drain et le mouvement inverse (les eaux sortant des fossés de drains vers les terrains à drainer) n’est pas possible. La mise en place de tout système de banquette ou de digue pour éventuellement empêcher ce mouvement inverse est donc à éviter.

La section d’un fossé de drain est choisie en fonction de la nature des sols traversés. Les prescriptions sont les suivantes :


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Tableau 43 : prescriptions sur la section des drains

Types des sols Section Fruit des berges

(base / hauteur)

Organiques Parabolique

Argile Trapézoïdale 1 / 1

Limon Trapézoïdale 1,5 / 1

Sable Trapézoïdale 2 à 3 / 1

Illustration 22 : prescriptions relatives aux réseaux de drainage

Réseau en arête de poisson

Sur la jonction des drains secondaires au drain principal


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L’endiguement perturbe le fonctionnement d’un drain

Un cours d’eau naturel ne peut pas être utilisé comme drain collecteur


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Si une piste d’entretien longe le drain principal, un drain collecteur est à mettre en place à l’extérieur

de la digue pour collecter les eaux des drains secondaires

12.3 DIMENSIONNEMENT D’UN RESEAU DE DRAINAGE


Le dimensionnement d’un réseau de drainage est à réaliser durant la phase APD.

12.3.2 Période de retour ?

NIHYCRI recommande d’utiliser la période de retour relatif aux crues de projet ou les crues décennales dans le dimensionnement d’un réseau de drainage. Les crues de projet sont par définition celles qui ne sont pas à dépasser dans un fonctionnement normal d’un réseau. Un réseau de drainage, dans son fonctionnement normal est d’évacuer selon les normes requises, les eaux d’écoulement superficiel provoquées par les crues, jusqu’à la période de retour des crues de projet.

Les crues de sûreté sont celles qui ne sont pas à dépasser dans la sécurité des infrastructures. Dans le cas d’un réseau de drainage, la question de la sécurité des infrastructures ne se posent réellement pas.

12.3.3 Prescriptions

NIHYCRI prescrit la réalisation des différentes étapes suivantes dans le dimensionnement d’un réseau de drainage.

Tableau 44 : prescriptions sur le dimensionnement d’un réseau de drainage

A évaluer Paramètres Approche Résultats

Caractéristiques

des sols

Perméabilité - Essai LEFRANC (NF P 94-132)

- Essai au laboratoire (perméamètre)

Valeur du coefficient de Darcy K pour les différentes couches


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Débit

caractéristique

de drainage1

Courbe IDF (intensité – durée – fréquence)

- Choix du modèle IDF (telles que la formule de Talbot, Montana ou autres méthodes référencées) approprié ;

- Traitement des données pluviométriques pour sortir des valeurs de la pluviométrie maximale pendant un laps de temps t et pour une période de retour T par la loi des valeurs extrêmes

- Elaboration de la courbe IDF en utilisant le modèle

Courbe IDF donnant la relation entre la durée de l’évènement pluvieux, l’intensité moyenne et la fréquence d’occurrence

Durée admissible de submersion (DAS)

Revue de littérature et enquête

Valeur de la durée admissible de submersion par les plants de riz (culture principale pour la plupart des périmètres irrigués à Madagascar) à différents stades de la croissance

Pluie critique ic Calcul à partir de la courbe IDF de la pluie critique, qui donne l’intensité moyenne de la pluie, correspondant à une durée équivalente à la DAS et dont la fréquence d’occurrence est la crue du projet

Valeur de la pluie critique (mm/s)

Débit caractéristique de drainage

Calcul de la partie de la partie infiltrée de ic à en tenant compte du coefficient de ruissellement e sur le champ de culture.

Débit caractéristique du drainage (l/s/ha)

Ecartement des

drains

Ecartement entre les drains

- Mesures des caractéristiques des sols (coefficient de perméabilité des différentes couches)

- Estimation du niveau de la couche imperméable

- Choix du régime de

Ecartement e (m) entre les différents drains secondaires.

1 Le débit caractéristique de drainage est mesuré en l/s/ha et donne le débit à évacuer pour que la durée de submersion en crue de projet soit inférieure ou égale à la durée admissible de submersion (DAS)


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drainage en fonction du régime pluviométrique (régime permanent ou variable)

- Calcul de l’écartement par l’une des méthodes référencées (Formule de Hooghoudt, Kostiakov, etc.)

Module de

drainage1

Superficie à drainer par section

- Découpage sur un plan côté ou un MNT des parcelles à drainer par chaque tronçon

- Calcul de la surface à drainer par chaque tronçon

Plan d’ensemble présentant le découpage du périmètre irrigué en fonction des drains secondaires qui assurent l’irrigation

Module de drainage - Calcul du module de drainage par drain secondaire en multipliant le débit caractéristique à la superficie à drainer

Module de drainage par section

Dimensions des drains

Pente longitudinale - Un drain présente globalement une profondeur uniforme par rapport au terrain nature

- La pente moyenne est celle du terrain naturel à drainer

- Le lever topographique du profil en long du terrain naturel sur le tracé de chaque tronçon de drain est à réaliser

Profil en long du terrain naturel

Section Calcul par la formule de Manning-Strickler de la section de chaque fossé pour une capacité d’évacuation égale au module de drainage, en respectant les vitesses limites présentées dans le tableau présenté en-dessous.

- Profil en long avec projet ;

- Profil en travers type

Les vitesses limites à respecter en fonction des caractéristiques des sols sont les suivantes :

1 Le module de drainage est le débit nominal à évacuer par chaque tronçon de drain


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Tableau 45 : prescriptions relatives à la vitesse maximale admissible dans un drain

Type des sols Vitesse maximale admissible

(m/s)

Sable fin cohésif 0,76

Loam sableux non cohésif 0,76

Loam limoneux non cohésif 0,91

Limons alluvionnaires non cohésifs 1,07

Loam ferme 1,07

Argile dure très cohésive 1,50

Limons alluvionnaires cohésifs 1,50

Schistes argileux et sols compacts 1,80

Gravier fin 1,50

Loam pierreux non cohésif 1,50

Loam pierreux cohésif 1,70

Gravier grossier 1,80

Cailloux et galets 1,70

A titre de vérification, les fourchettes des valeurs de l’écartement des drains e en fonction de la nature des sols sont présentées par le tableau suivant :

Tableau 46 : prédimensionnement des écartements des drains

Types des sols Ecartement des drains (m)

Sols lourds ou compacts 10 - 15 m

Sols fins 15 - 20 m

Sols silto-sableux 15 - 25 m

Sols sableux 20 - 35 m

13 EXECUTION DES TRAVAUX


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13.1 CHAMPS D’APPLICATION

La vulnérabilité des infrastructures hydroagricoles par rapport aux crues et inondations est très souvent liée à des non-respects de normes lors de la phase d’exécution des travaux.

A ce niveau, NIHYCRI donne des prescriptions : 1) sur l’organisation générale ; 2) en matière d’installation de chantier et de dossier d’exécution ; 3) sur le contrôle des travaux ; 4) sur la mise en œuvre des grands postes de travaux : bétonnage, remblai compacté et

enrochement.

13.2 ORGANISATION GENERALE

NIHYCRI exige pour tout type de travaux dans toute classe, la présence des deux entités suivantes :

1) le maître d’œuvre qui assure, entre autre, le contrôle des travaux, 2) le titulaire qui assure l’exécution des travaux.

Ces deux entités doivent :

1) être notifiées officiellement par le maître de l’ouvrage de leur statut respectif ; 2) avoir une représentation permanente sur le terrain durant toute la durée du chantier, 3) inclure dans leur équipe affectée en permanence sur le projet, au moins un ingénieur du

génie rural, hydraulicien ou des travaux publics, avec des expériences professionnelles dans le domaine de la construction hydroagricole, ouvrage hydraulique ou route / piste d’un minimum de cinq (5) années pour les chantiers les moins importants à quinze (15) années pour ceux des classes I et II et

4) être entièrement indépendantes l’une de l’autre.

NIHYCRI exige à ce que le rôle et l’autorité du maître d’œuvre soient clairement notifiés au titulaire des travaux, avant l’attribution du contrat de travaux à ce dernier.

13.3 INSTALLATION DE CHANTIER ET DOSSIER D’EXECUTION

13.3.1 Exigences et prescriptions générales

NIHYCRI donne un poids très important aux deux aspects que sont l’installation de chantier et le dossier d’exécution.

NIHYCRI exige à ce que les trois points suivants soient reproduits dans tout contrat de travaux d’exécution d’infrastructures hydroagricoles :

- Il est absolument interdit de commencer la mise en œuvre de tout type de travaux sans la réception préalable, partielle ou totale, de l’installation de chantier par le maître d’œuvre.

- Il est absolument interdit de débuter des travaux sur un ouvrage ou infrastructure, sans l’approbation officielle, au moins par le maître d’œuvre, des dossiers d’exécution relatifs à l’ouvrage ou à l’infrastructure en question.

- Enfreindre ces deux exigences constitue une faute grave pouvant conduire à la résiliation du contrat du titulaire à son tort.

NIHYCRI prescrit à ce que :

- Les travaux fassent l’objet d’ordres de service partiels portant dans un premier temps, uniquement, sur l’installation de chantier (partielle ou en totalité) suivi d’autres sur différents postes de travaux. La délivrance des ordres de service suivants est assujettie à


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la réception partielle ou totale de l’installation de chantier et à l’approbation des dossiers d’exécution correspondants.

- Un délai préalable raisonnable soit donné au titulaire, en dehors du délai prévisionnel pour l’exécution proprement dite des travaux, pour l’installation de chantier et l’élaboration d’une première série de dossiers d’exécution.

- Des mentions précises soient apportées dans le contrat du titulaire, indiquant le désengagement automatique de toutes les responsabilités du maître de l’ouvrage sur toute tranche de travaux ne faisant pas l’objet d’un OS par non réception de l’installation de chantier ou non approbation des dossiers d’exécution correspondants, une fois passé le délai contractuel des travaux, sans qu’aucune procédure de résiliation ne soit nécessaire.

13.3.2 Prescriptions en matière de l’installation de chantier

Les exigences en matière de l’installation de chantier varient selon la complexité et l’importance du chantier en question, donc d’un contrat à l’autre, mais inclut généralement les éléments suivants :

- le personnel qualifié pour coordonner, diriger et exécuter les travaux, - la logistique assurant le suivi des normes dans le stockage de matériau et des matériels

et permettant la présence permanente du moyen humain et matériel nécessaire aux travaux,

- les matériels pour la mise en œuvre des travaux, - les équipements de laboratoires pour le contrôle de qualité - le premier stock de matériaux appropriés, - l’aménagement des voies d’accès vers les sites des travaux, les zones d’emprunt, etc.

NIHYCRI prescrit qu’un dossier d’exécution soit soumis préalablement pour approbation au maître d’œuvre avant que le titulaire ne procède à la mise en place de l’installation de chantier.

NIHYCRI prescrit la notification claire dans le contrat du titulaire des exigences en matière de l’installation de chantier.

13.3.3 Prescriptions sur les dossiers d’exécution

NIHYCRI donne les prescriptions suivantes en ce qui concerne les dossiers d’exécution :

- L’élaboration des dossiers d’exécution incombe totalement et uniquement au titulaire. - Il est contraire à toute éthique et règle de bonne exécution que des dossiers d’exécution

élaborés par une entité indépendante du titulaire soient imposés au titulaire. Une telle pratique enlèvera toute dimension d’ingénierie dans la mise en œuvre des travaux.

- Les activités telles que les levers topographiques nécessaires à l’élaboration des dossiers d’exécution sont à réaliser avec la présence d’un représentant du maître d’œuvre.

- Le titulaire remet une partie ou la totalité des dossiers d’exécution selon le planning prédéfini au maître d’œuvre qui constitue la première entité responsable de leur approbation.

- Sans dossiers d’exécution approuvés par toutes les instances prévues dans le contrat du titulaire, aucuns travaux ne peuvent être entamés.

Le contenu des dossiers d’exécution varie fortement d’un contrat à l’autre, mais inclut généralement les éléments suivants :

- Les différents plannings de travaux, incluant : o Un planning général du déroulement des travaux ; o Un planning détaillé des activités poste par poste ; o Un planning de mobilisation des moyens (humains, matériels et matériaux)

permettant de réaliser les activités prévues dans le planning détaillé des activités.


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- Une note méthodologique donnant les détails le mode d’organisation et d’exécution des travaux et qui donne la relation entre le planning d’activités t le planning de mobilisation des moyens.

- Méthodologie et plans détaillés relatifs aux travaux sous l’eau (implantation de batardeaux, structures des batardeaux, dispositif de pompage et d’assèchement des fouilles, déviation, remise en état, etc.).

- Méthodologie spécifique concernant le coulage de béton sous l’eau dans le cas où il s’avère impossible de procéder à l’assèchement des fouilles.

- Dossiers d’agréments des carrières pour matériaux rocheux et granulats, des gîtes pour les sables et des zones d’emprunt pour les matériaux de remblai ;

- Dossiers d’agréments des éléments métalliques, notamment les fers à béton ; - Formulation des bétons et note technique sur la production le contrôle de qualité pour le

béton frais ; - Prescription détaillée dans la mise en œuvre des travaux de remblai compacté et le

contrôle de compactage ; - Plan d’exécution incluant entre autre :

o Plans topographiques détaillés des sites d’implantation ; o Plans d’implantation des ouvrages sur leur site ; o Plans détaillé des infrastructures incluant outre les différentes vues et coupes, les

plans de fouille, de fondation, de coffrages, de ferraillage, les nomenclatures d’aciers et le plan de mise en œuvre (les joints de dilatation et les points d’arrêt sont à mentionner) pour les ouvrages en béton armé ;

o Profils de l’existant et projet pour les travaux de terrassement (profil en long et en travers).

- Notes de calcul de dimensionnement hydraulique, de génie civil, de stabilité et de structure (béton armé) selon les termes du contrat et les normes ;

- Plans d’assurance qualité (PAQ) précisant les modalités d’exécution des travaux et le contrôle qualité ;

- Plan de gestion environnementale.

13.4 CONTROLE DES TRAVAUX

NIHYCRI donne des prescriptions sur l’organisation du contrôle des travaux :

Tableau 47 : prescriptions en matière de contrôle de travaux

Etape Quand ? Activités à faire A produire

Réception de

l’installation de

chantier (totale ou partielle)

Avant la délivrance de l’OS de démarrage des travaux relatifs à la partie de l’installation de chantier réceptionnée

Vérification de la conformité des installations, du personnel, des matériels et des matériaux (carrière, gîte et emprunt) par rapport aux normes et au contrat du titulaire

PV de réception totale ou partielle de l’installation de chantier à délivrer par le maître d’œuvre et valant autorisation d’émission de l’OS de démarrage des travaux relatifs à la partie de l’installation de chantier réceptionnée si les dossiers d’exécution sont approuvés.

Approbation des dossiers

d’exécution

Avant la délivrance de l’OS de démarrage des travaux relatifs aux dossiers d’exécution

Vérification de la conformité technique des dossiers d’exécution présentés

PV d’approbation totale ou partielle des dossiers d’exécution avec apposition du label « BON POUR APPROBATION » ou « BON POUR EXECUTION » par le maître d’œuvre.


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réceptionnés Seuls les travaux pour lesquels l’installation de chantier correspondante est réceptionnée et faisant l’objet d’un « BON POUR EXECUTION » peuvent être implantés.

Un OS de démarrage des travaux est à délivrer pour ces groupes d’infrastructures.

Implantation Avant d’entamer tous travaux sur chaque site

Matérialisation physique de l’emprise des travaux et des différents repères, à réaliser contradictoirement entre des représentants du titulaire et du maître d’œuvre

PV d’implantation avec croquis matérialisant l’emplacement des différents repères. Le PV d’implantation vaut autorisation au titulaire à réaliser les travaux préparatoires (batardeaux, etc.) et de fouille.

Contrôle de la mise en œuvre

Durant la mise en œuvre

Vérification par le maître d’œuvre de la conformité des procédés de mise en œuvre par rapport au dossier d’exécution approuvé (méthodologie et PAQ)

Notes de chantier ou OS à présenter par le maître d’œuvre au titulaire pour les éventuels correctifs à apporter par ce dernier sur les travaux.

Contrôle de

conformité des

matériaux et essai de

conformité du

béton

Durant la mise en œuvre

Vérification selon les normes, par le maître d’œuvre ou par le laboratoire du titulaire mais en présence du maître d’œuvre, de la conformité des matériaux et du béton frais par rapport aux dossiers de d’agréments et de formulation inclus dans le dossier d’exécution approuvé.

PV de conformité des matériaux et du béton et/ou note de chantier / OS correctif

Contrôle par

poste de

travaux

Avant de passer à l’exécution du poste de travaux suivante

Contrôle par les représentants du maître d’œuvre, avec photographie détaillée et précise à l’appui pour chaque poste de travaux par corps d’ouvrage.

A titre indicatif, pour les ouvrages en béton, les différents points de contrôle sont les suivants : 1) fouille, 2) dispositif d’assèchement de fouille (système de batardeau et de pompage), 3) préparation de l’assise (couche de transition et béton de propreté) et ouvrages provisoires (coffrage et système d’échafaudage) et 4) confection et mise en place des armatures.

PV valant autorisation au titulaire à exécuter le poste de travaux suivants

Contrôle non

destructif des

Après la prise Vérification selon les normes, par le maître d’œuvre ou par le laboratoire du

PV de conformité du béton durci et mis en œuvre et/ou


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bétons

(facultatif)

des bétons titulaire mais en présence du maître d’œuvre, de la conformité des propriétés mécaniques du béton durci par des essais non destructifs, selon les normes ou le PAQ du titulaire.

note de chantier / OS correctif

Réception

géométrique

Après la mise en œuvre de chaque corps d’ouvrage

Vérification par le maître d’œuvre de la conformité géométrique par rapport aux dossiers d’exécution. Les tolérances sont les suivantes :

- Ouvrage en dur : ± 5 cm fondation et surface destinée à recevoir des protections en enrochement ; ± 2 cm radier et ± 0,5 cm crête de barrage.

- Crête de barrages et digues en remblai : + 5 cm / - 2 cm.

PV de réception géométrique et/ou note de chantier / OS correctif

Réception

géotechnique

(remblai compacté)

Durant et après la mise en œuvre des travaux de terrassement

Contrôle de la compacité (proctor normal ou modifié) par couche, selon l’avancement ou final par le maître d’œuvre ou par le laboratoire du titulaire mais en présence du maître d’œuvre en fonction des normes et prescriptions du contrat

PV de réception géotechnique et/ou note de chantier / OS correctif

Essai de mise en eau partielle

ou totale

(réseau irrigation)

Avant de procéder à la réception technique

Contrôle et vérification du bon fonctionnement et de la tenue des infrastructures durant l’épreuve de mise en eau par le maître d’œuvre avec photographie et/ou vidéo à l’appui

PV des essais de mise en eau et note de chantier / OS correctif (le cas échéant)

Réception

technique

partielle ou totale

Après les réceptions géotechniques, géométriques et les essais de mise en eau

Contrôle final portant notamment sur la qualité de finition et sur la remise en état des sites (déviation, carrières, emprunt) conformément aux dossiers d’exécution, au PAQ et au PGE.

PV de réception technique avec liste des réserves

Lever des

réserves

Avant la réception provisoire

Vérification de la conformité des travaux de lever des réserves par rapport au PV de la réception technique.

PV de lever des réserves autorisant de procéder à la réception provisoire.


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13.5 EXECUTION ET CONTROLE DES TRAVAUX DES OUVRAGES EN BETON

13.5.1 Normes

Madagascar ne dispose pas encore de norme en matière de béton, à l’exception des normes sur le ciment (NM031/2005 : Ciment, composition, spécifications et critères de conformité des ciments courants ; NM NF EN 413-1/2005 : Ciment à maçonner ; NM NF 15-302/2005 : Liants hydrauliques – Ciments à usage tropical, Composition, spécifications et critères de conformité). En attendant les normes malgaches, NIHYCRI prescrit de suivre à titre transitoire, la norme européenne NF EN 206-1, sur le béton.

La NF EN 206-1 s’inscrit dans un contexte normatif global qui comprend :

- des normes de constituants : granulats pour béton (NF EN 12620 et XP P 18-545), ciments courants (NF EN 197-1), adjuvants pour béton (NF EN 934-2) et eau de gâchage (NF EN 1008) ;

- des normes d’essais (séries NF EN 12350 et NF EN 12390) ; - des normes de dimensionnement (Eurocodes) en particulier la série des normes NF EN

1992 ou Eurocode béton (EC 2) ; - les règles techniques de conception et les fascicules du CCTG (Fascicule 65).

Pour les armatures, la norme de référence suggérée est la norme européenne NF EN 10080.

Le texte régissant l’exécution des ouvrages en béton armé est le fascicule 65 du CCTG intitulé : exécution des ouvrages de génie civil en béton armé ou précontraint.

13.5.2 Dispositions opérationnelles

NIHYCRI prescrit pour tous travaux de construction d’ouvrages en béton armé, le respect des textes présentés en 13.5.1, à titre transitoire, en attendant l’officialisation de textes malgaches en la matière.

NIHYCRI prescrit, selon les termes des textes proposés en 13.5.1, la réalisation des différentes étapes suivantes dans le cadre de la construction d’ouvrages en béton armé :

13.5.2.1 Production et contrôle de la production de bétons frais

Les différents processus dans la production et le contrôle du béton frais sont normalisés par NF EN 206-1 :

- Contrôle des constituants : o Granulats :

� Teneur en eau des différentes coupures (NF EN 1097-5) � Granulométries des différentes coupures (NF EN 933-1) � Propretés des différentes coupures :

• Équivalent de sable SE (NF EN 933-8) ou essai au bleu de méthylène ;

• (NF EN 933-9) pour les sables � Teneur en fines (passant à 0,063 mm) pour les gravillons.

o Ciment : � Résistance en flexion/compression sur mortier normalisé à 28 jours pour

établir la conformité des épreuves d’études et de convenance (NF EN 196-1) ;

� Temps de prise (NF EN 196-3), retrait (NF P 15-433), finesse Blaine (NF EN 196-6), chaleur d’hydratation (NF EN 196-9).

- Agréments des formules des bétons en vérifiant les paramètres suivants : o Facteur d'espacement (ASTM C 457) ; o Ecaillage (XP P 18-420) ;


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o Allongement relatif (NF P 18-424 et NF P 18-425) ; o Rapport des carrés des fréquences de résonance (mesurées suivant la norme P

18-414) - Epreuve de convenances en vérifiant les mêmes paramètres ; - Elément témoin (CCTG, fascicule 65) ; - Agrément de la centrale de bétonnage (fascicule 65) ; - Contrôle de la procédure de bétonnage (CCTG, fascicule 65).

13.5.2.2 Essais de conformité

Les essais sur éprouvette sont normalisés selon la norme NF EN 206-1.

- Les essais sur éprouvette (NF P 18-400) sont les suivants : o Mesure de la masse volumique apparente du béton : On mesure

systématiquement la masse volumique apparente de toute éprouvette soumise à un essai. En effet, lorsqu’une éprouvette a été mal compactée ou si la granulométrie est mauvaise, cela se remarque sur la masse volumique apparente.

o Mesure du module dynamique : La méthode est basée sur l’excitation, la détection et la mesure des fréquences de résonance mécanique des éprouvettes. Elle concerne les trois modes de vibration de base : longitudinal, en flexion et en torsion (voir page suivante). Elle a pour but de caractériser les propriétés élastiques du béton.

o Essai d’affaissement (NF P 18-451). o Essai de résistance à la compression (SIA 162). o Essai de résistance à la traction par flexion (SIA 162) : il donne une indication sur

sa résistance à la fissuration o Essai brésilien : L'essai de résistance à la traction transversale ou essai brésilien

permet d'estimer la résistance à la traction directe du béton. - Essai d’un élément en béton arme (élément témoin) : il consiste à mettre en évidence

lors du chargement d’une poutre les trois stades suivants : stade non-fissuré, stade fissuré et stade de rupture.

- Les essais non destructifs sur des éléments mis en œuvre sont les suivants : o Mesure de la vitesse du son dans le béton : elle permet d’évaluer sa résistance et

permet de contrôler la régularité du béton d’un élément d’un ouvrage, et de suivre l’évolution d’un béton dans le temps.

o Mesure de la dureté au choc (scléromètre) : la détermination de la dureté est basée sur la mesure du recul que subit un dispositif mobile (commandé par un ressort) à la suite d'une collision entre le dispositif et la surface du béton.

o Mesure d’humidité par capacimétrie électrique : Ces mesurer consistent à mesurer en surface d'un parement, au moyen d'un capteur de faible dimension, les variations relatives de capacité électrique du matériau, traduisant, indépendamment de la conductivité de la solution en présence, les écarts de teneur en eau.

o Le radar et le pachomètre : deux méthodes complémentaires mises en œuvre pour reconstituer le plan de ferraillage d'une structure en béton armé.

o Mesure de Potentiel d'Électrode : cette méthode permet d’évaluer la corrosion des aciers dans le béton en mesurant le champ de potentiel électrique que la corrosion crée.

o Mesure de la vitesse de corrosion : La méthode par impulsions galvanostatiques est basée sur l'analyse de la courbe des variations de potentiel des aciers sous l'influence d'impulsions électriques de faible intensité, émises dans le béton dans un volume déterminé. Ces mesures permettent d'anticiper l'évolution du phénomène de corrosion dans le temps, par calcul de la perte de section des aciers par unité de temps.


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13.5.2.3 Dans la pratique

NIHYCRI prescrit pour tous travaux de bétonnage : - Le suivi de la norme NF EN 206-1. - Les classes d’exposition sont XC2 pour la fondation et XC4 pour les ouvrages en

superstructure. En zone littorale, la classe d’exposition est XS1. - De procéder aux essais de laboratoires relatifs à la formulation du béton et aux essais de

convenance et de conformité. - De procéder à des essais non destructifs, en fonction de la nature des ouvrages et dans le

cas où le maître de l’ouvrage le jure nécessaire. - Selon l’envergure des travaux, il pourrait être exigé dans le contrat du titulaire, la mise

en place d’un laboratoire sur le site même des travaux. Dans d’autres cas, le recours à un laboratoire situé dans des villes situées à proximité du chantier peut être accepté. Les échantillons seront pris contradictoirement par des représentants du titulaire, du maître d’œuvre et d’un responsable auprès du laboratoire.

- La mise en œuvre du béton suit à la lettre des prescriptions du fascicule 65, ainsi : o Le gâchage manuel est à éviter. La mise en place de centrales de bétonnage fixe

ou mobile est prescrit. Elle nécessite l’agrément du maître de l’ouvrage. o Des soins très particuliers sont à apporter en ce qui concerne les ouvrages

provisoires, notamment la rigidité, l’étanchéité et la conception des coffrages, qui constituent un point de contrôle, nécessitant l’approbation de la part du maître d’œuvre ;

o Les armatures mises en place doivent faire l’objet d’une réception préalable du maître d’œuvre. La hauteur d’enrobage est à vérifier tout particulièrement.

o La mise en œuvre des travaux de bétonnage doit suivre le dossier d’exécution, notamment en ce qui concerne les joints de dilatation et les points d’arrêt.

o Pour les travaux sous l’eau, dans le cas où la mise en œuvre spécifique du béton sous l’eau n’a pas été l’option retenue, il est à proscrire d’exécuter les travaux de bétonnage sans la constatation par le maître d’œuvre de l’efficacité de l’ensemble du système de batardeau et d’assèchement de fouille (système de pompage).

o La vibration du béton pour le rendre homogène et éviter la formation de nids d’abeille dans le corps du béton.

o La cure du béton par humidification permanente pour éviter le retrait plastique. La durée minimale de la cure est règlementée par la norme XP P 18-325.

o Le décoffrage qui ne peut avoir lieu avant le temps de cure (XP P 18-325) et avec les valeurs minimales suivantes :

� Coffrages verticaux : 4 jours ; � Coffrages horizontaux sur des éléments non porteurs : 8 jours ; � Coffrages horizontaux sur des éléments porteurs : 14 jours.


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13.6 EXECUTION ET CONTROLE DES TRAVAUX DES OUVRAGES EN TERRE

13.6.1 Norme de référence

EUROCODE 7 régit l’ensemble de toutes les activités entrant dans l’exécution et le contrôle des travaux de construction des ouvrages en terre. En absence de norme nationale malgache en la matière, NIHYCRI prescrit, à titre transitoire, EUROCODE 7 comme norme sur les ouvrages en terre.

13.6.2 Agrément des matériaux

EUROCODE 7 exige que les matériaux pour la réalisation des ouvrages en terre soient agréés avant leur mise en œuvre.

Les matériaux à utiliser pour les travaux de remblai sont règlementés par la norme NF P 11-300 et éventuellement par rapport à la norme NF P 98-231.2 portant sur les difficultés de compactage.

Le tableau suivant donne les différents seuils sur les caractéristiques mécaniques des matériaux appropriés dans la réalisation des ouvrages en terre :

Tableau 48 : normes sur les essais d’identification de matériaux d’emprunt

Paramètres Normes Valeurs limites

Teneur en eau naturelle NF P 94-049

NF P 94-050

Proche de l’optimum Proctor

Compris entre 10 et 40%


XP P 94-056

XP P 94-057

Matériaux étanches : pourcentage d’éléments fin (< 80μ) supérieur à 30%.

Matériaux non étanches : pourcentage d’éléments fins inférieur à 15%

Limites d’Atterberg NF P 94-051 Limite de plasticité < 35%

Des essais proctor normal ou modifié (NF P 94-093) nécessitent d’être réalisés pour déterminer la teneur en eau la densité apparente optimum proctor.

13.6.3 Mise en œuvre de remblai compacté

Sauf sans des cas très particulier, l’exécution des travaux de remblai compacté est toujours réalisée avec des engins mécaniques.

NIHYCRI reprend les prescriptions d’EUROCODE 7 en ce qui concerne la mise en œuvre des travaux de remblai compacté, à savoir :

- Les procédures de mise en place et de compactage du matériau sont choisies de telle sorte que la stabilité du remblai soit assurée pendant toute l'exécution des travaux et que le sol naturel ne soit pas affecté de façon défavorable.

- La procédure de compactage pour le remblai est spécifiée en fonction du critère de compactage et des éléments suivants :

o l'origine et la nature du matériau ; o la méthode de mise en place ; o la teneur en eau de mise en place et ses variations éventuelles ; o les épaisseurs, initiale et finale, de la couche rapportée ; o les conditions climatiques locales ;


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o l'uniformité du compactage ; o la nature du terrain sous-jacent.

- Afin de développer une procédure appropriée pour le compactage, un essai en vraie

grandeur doit être effectué avec le matériau et l'équipement de compactage prévus. Ceci permet de déterminer la procédure de compactage à suivre (méthode de mise en place, équipement de compactage, épaisseur des couches, nombre de passes, techniques de transport adéquates, quantité d'eau à ajouter). Un essai en vraie grandeur peut également être utilisé pour déterminer les critères de contrôle.

- Lorsqu'il existe des risques de pluies au cours de la mise en place de matériaux cohérents, il convient de régler la surface du remblai à chaque étape, de telle sorte qu'elle puisse assurer un écoulement convenable.

- Il convient de placer le remblai à la surface d’un terrain non remanié et drainé. Il convient d’éviter tout mélange du remblai avec le terrain en utilisant une nappe filtrante de géotextile ou une couche de séparation filtrante.

- Avant de placer du remblai sous l’eau, il convient d’enlever tous les matériaux mous par dragage ou par un autre moyen.

13.6.4 Contrôle

EUROCODE 7 applique la norme EN 1997-2 en ce qui concerne le contrôle de la mise en œuvre des travaux de compactage :

- en vérifiant que le compactage a été réalisé conformément à la procédure déduite des essais en vraie grandeur ou d'expériences comparables ;

- en vérifiant les caractéristiques des matériaux et la teneur en eau de mise en œuvre. Le contrôle de compactage est effectué par l’une des méthodes suivantes :

- Mesure de la densité sèche par rapport à OPN et, si cela est requis par le projet, de la teneur en eau ;

- Mesure de la résistance à la pénétration au pénétromètre dynamique (XP P 94-063). Ces mesures ne permettent pas toujours de déterminer si le compactage a été satisfaisant dans les sols cohérents

13.6.5 Dans la pratique

NIHYCRI prescrit Eurocode 7 pour tous travaux de remblai compacté. Les prescriptions d’ordre pratique suivantes sont issues d’Eurocode 7 :

- La réalisation des essais d’identification et de compactage (proctor) sur les zones d’emprunt potentielles pour le choix des matériaux et de la procédure de compactage.

- Pour les travaux de remblai de grande envergure, un essai en vraie grandeur pour définir la procédure de compactage.

- Procéder au contrôle de compactage durant le déroulement des travaux. - Procéder à des réceptions géotechniques progressives en réalisant des essais proctor de

contrôle. - Selon l’importance des travaux, la présence d’un laboratoire d’agréments des matériaux

et de contrôle de compactage sur le site est requise. - Les travaux de compactage doivent être réalisés avec des engins mécaniques de

compactage adaptés à la situation et à l’envergure des travaux. Dans des conditions sèches, des citernes sont nécessaire pour humidifier les matériaux de façon à atteindre la teneur en eau optimale.


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13.7 EXECUTION ET CONTROLE DES TRAVAUX DES OUVRAGES EN ENROCHEMENT

13.7.1 Références

En absence de document de référence homologué pour Madagascar, NIHYCRI prescrit le Rock Manual ou « Guide de l’enrochement, l’utilisation des enrochements dans les ouvrages hydrauliques », publié par le Centre d’Etudes Techniques Maritimes et Fluviales, République Française.

Cet ouvrage règlemente toutes les activités allant de l’agrément des carrières, les opérations, sur carrières, le dimensionnement et la mise en œuvre.

13.7.2 Dans la pratique

NIHYCRI prescrit le Rock Manual qui exige pour tous travaux de protection en enrochement de digues et de barrages en terre :

- La réalisation d’essais d’identification et d’agrément de carrière ; - Le suivi des opérations sur carrière de façon à respecter la blocométrie obtenue des

dimensionnements ; - Le contrôle de la mise en œuvre pour le respect des dossiers d’exécution et des normes.

Documents

Normes Malgaches de Construction des Infrastructures