P E T I T S B A R R A G E SRecommandations pour la conception,

la ralisation et le suivi

Coordination : Grard Degoutte

C O M I T F R A N A I S D E S G R A N D S B A R R A G E S

PETITS BARRAGESrecommandations pour la conception,

la ralisation et le suivi

Coordination : Grard DEGOUTTE (ENGREF)

C O M I T F R A N A I S D E S G R A N D S B A R R A G E S

Ralis avec la participation financire du ministre de l'Agriculture et de la Pche

Direction de l'Espace Rural et de la Fort

C R D I T P H O T O G R A P H I Q U E

Photo de couverture : CACG, Barrage de l'Arrt-Darr (Hautes-Pyrnes)

Photo 19 : C.A.C.G.

Photos 15 18 : CARA

Photos 1, 2, 4, 7, 9 et 10 : E. Alonso

Photos 3, 6, 11, 20, 21 et 22 : G. Degoutte

Photos 5, 8, 12, 13, 14 et 23 : P. Royet

Pour l'dition 2002, bilingue franais anglais uniquement sur disque numrique : Copyright 2002 - Tous droits rservs - Codition Cemagref ditions, Engref - Petits Barrages, recommanda-tions pour la conception, la ralisation et le suivi - Comit Franais des Grands Barrages - Coordination :Grard Degoutte - Suivi de l'dition : Camille Cdra. ISBN 2-85362-551-6 - Photographie de couverture :Barrage de l'Arrt-Darr (CACG). Dpt lgal : 1er trimestre 2002.

Pour l'dition initiale de 1997 en langue franaise sur support papier (puise) : Copyright 1997 - Tous droits rservs - Codition Cemagref ditions, Engref - Petits Barrages, recomman-dations pour la conception, la ralisation et le suivi - Comit Franais des Grands Barrages - Coordination :Grard Degoutte - 1997, 1re dition - ISBN 2-85362-448-X - Cration graphique et composition : D. Challeil Photographie de couverture : Barrage de l'Arrt-Darr (CACG). Dpt lgal : 1er trimestre 1997.

L I S T E D E S M E M B R E S D U G R O U P E D E T R A V A I L

AN I M AT E U R G N R A L : G. DEGOUTTE (ENGREF)

Sous-Groupe tudes gologiques et gotechniques

A n i m a t e u r : P. BRUNEL (CARA)

M e m b r e s : E. ALONSO (Cemagref), J. P. BECUE (SAFEGE), J.-L. BRODIN (CACG),B. COUTURIER (BRL), D. LAUTRIN (Cemagref), G. MICHEL (SCP)

Sous-Groupe Barrages en remblai

A n i m a t e u r : E. ALONSO (Cemagref)

M e m b r e s : J. P. BECUE (SAFEGE), G. BOLLE (expert), J.-L. BRODIN (CACG),P. BRUNEL (CARA), A. CASSARD (DDAF Bas-Rhin),G. DEGOUTTE (ENGREF), M. DOR (MECASOL),D. LAUTRIN (Cemagref), J. LEFEBVRE (ingnieur conseil), G. MICHEL (SCP),P. ROYET (Cemagref), G. TRATAPEL (CNR)

Sous-Groupe Barrages en bton

A n i m a t e u r : P. ROYET (Cemagref)

M e m b r e s : G. DEGOUTTE (ENGREF), M. GIRARD (SOMIVAL), M. LINO (ISL),J. TEYSSIEUX (COYNE & BELLIER), G. TRATAPEL (CNR)

Sous-Groupe Vie de lOuvrage

A n i m a t e u r : Ph. VINCENT (EDF)

M e m b r e s : A. EMERIAU (DDAF Lot-et-Garonne), Ph. MARTIN (CACG),G. MICHEL (SCP), P. ROYET (Cemagref)

Chapitre Choix du site et du type de barrage

J.-P. BECUE (SAFEGE), G. DEGOUTTE (ENGREF) et D. LAUTRIN (Cemagref)

Chapitre Prdtermination des crues

J. LAVABRE (Cemagref)

Chapitre Gestion de la qualit de leau

H. BEUFFE, A. DUTARTRE, Y. SOUCHON, S. VALENTIN (Cemagref),A. GRGOIRE (EDF), A. HTIER (CACG) et M. LAFFORGUE (AquaTechnique)

L I S T E D E S R E L E C T E U R S

A. GOUBET, prsident du CFBG

D. BISTER (EDF)

A. CARRERE (COB)

P. DUPEUBLE (BACHY)

J. J. FRY (EDF)

P. HABIB (ancien prsident de la Socit Internationale de Mcanique des Roches)

F. LACROIX (Cemagref)

P. LE DELLIOU (BETCGB)

P. LONDE (prsident honoraire de la Commision Internationale des Grands Barrages)

P. MALIVERNEY (EDF)

P R F A C E

Rdig linitiative du Comit Franais des Grands Barrages (C.F.G.B),ce document propose des recommandations pour la conception et laralisation des petits barrages, cest dire, par convention, les ouvragesdune hauteur infrieure 25 m environ.

La conception dun petit barrage est en effet souvent dlicate car lesmoyens dtude et de contrle ne peuvent tre aussi importants que ceuxque lon consacre sans hsiter aux plus grands ouvrages.

Les recommandations ou conseils figurant dans louvrage ont t tablisen tenant compte du contexte climatique, dmographique et conomi-que franais. Leur utilisation, dans un contexte diffrent, peut demanderdes adaptations.

On pourra par exemple tre moins exigeant en matire de scurit si lavalle situe laval du barrage est peu peuple ; il conviendra au con-traire dtre plus prudent si les informations relatives aux pluies ou auxdbits sont rares ; certaines dispositions pourront parfois tre consid-res comme un luxe coteux et inutile.

Mais lensemble de louvrage nen constitue pas moins une base homo-gne partir de laquelle pourront tre dfinies des variantes adaptes chaque pays. Il prsente donc un intrt gnral indiscutable et cestpourquoi le C.F.G.B. a dcid dassumer l'dition dune version en lan-gue anglaise.

Andr GOUBET

T A B L E D E S M A T I R E S

Avant Propos - Pourquoi des recommandationspour les petits barrages ? ....................................................................... 13

QUELS BARRAGES ? ................................................................................. 13SPCIFICITS DES PETITS BARRAGES ............................................................... 14QUE SIGNIFIE LEXPRESSION PETIT BARRAGE ? .................................................. 14TAILLE DE LOUVRAGE ET SCURIT .............................................................. 15ASPECTS ABORDS ................................................................................... 16

Chap. I - Choix du site et du type de barrage ........................................ 17TOPOGRAPHIE ET APPORTS DU BASSIN VERSANT .............................................. 18MORPHOLOGIE DE LA VALLE ..................................................................... 18GOLOGIE ET CONDITIONS DE FONDATION.................................................... 18

Fondations rocheuses .............................................................................. 19Fondations graveleuses ............................................................................ 19Fondations sablo-silteuses ........................................................................ 19Fondations argileuses .............................................................................. 19

MATRIAUX DISPONIBLES .......................................................................... 20CRUES ET OUVRAGES HYDRAULIQUES ........................................................... 20CRITRES CONOMIQUES........................................................................... 21CONCLUSION SUR LE CHOIX DU TYPE DE BARRAGE .......................................... 21

Chap. II - Prdtermination de la crue de projet ................................... 23CONSIDRATIONS PRALABLES .................................................................... 24CRUE DE PROJET ET CRUE DE SURET ............................................................ 24LA MTHODE DU GRADEX ......................................................................... 25

Hypothses de la mthode du GRADEX .................................................. 26Difficults dapplication de la mthode du GRADEX ............................... 27

LE MODLE AGREGEE ................................................................................ 28LA MTHODE PMP - PMF ........................................................................... 29LE MODLE SHYPRE : SIMULATION DE SCNARIOS DE CRUE ................................. 29LES FORMULES EMPIRIQUES ET FORMULES RGIONALISES ................................... 30

Les courbes enveloppes de Francou-Rodier ............................................. 30Synthse des dbits de priode de retour 1 000 ans calculspar la mthode du GRADEX .................................................................... 30

T able des mat ires

8

ANALYSE PLUIE-DBIT SUR UN BASSIN VERSANT BIEN DOCUMENT ........................ 31Prsentation du bassin versant ................................................................. 31Mise en uvre de la mthode du gradex ................................................. 32La rtention du bassin versant .................................................................. 32Distributions statistiques des pluies et des lames coules ....................... 32Coefficients dbit de pointe/dbit moyen ................................................. 33Conclusion .............................................................................................. 34Hydrogramme de projet .......................................................................... 34

BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................... 36

Chap. III - tudes gologiques et gotechniques ................................... 37OBSERVATIONS PRLIMINAIRES .................................................................... 37TECHNIQUES UTILISES ............................................................................. 38

Inventaire de sites .................................................................................... 38Topographie ............................................................................................ 39Photogologie ......................................................................................... 40Cartographie gologique ......................................................................... 40Tranches la pelle hydraulique .............................................................. 40Gophysique ........................................................................................... 42Forages carotts ....................................................................................... 42Essais gotechniques en laboratoire ......................................................... 46Essais et mesures in situ ........................................................................... 47

RECOMMANDATIONS POUR LE DROULEMENT DES TUDES ................................. 48Identification et choix du site ................................................................... 48tude gologique de surface .................................................................... 49tude de faisabilit gologique ................................................................ 52tudes gologique et gotechnique dAPS................................................ 57tudes gologique et gotechnique dAPD............................................... 60Gologie et gotechnique au stade du projet ........................................... 62Suivi gologique des travaux ................................................................... 62

BIBLIOGRAPHIE ...................................................................................... 66

Chap. IV - Barrages en remblai .............................................................. 67LES TYPES DE BARRAGES EN REMBLAI ............................................................. 67TUDES GOTECHNIQUES .......................................................................... 68CHOIX DU TYPE DE BARRAGE EN TERRE ......................................................... 70TRAITEMENT DE LA FONDATION DE L'OUVRAGE .............................................. 71

tanchit de la fondation ....................................................................... 71Drainage de la fondation ......................................................................... 72

CONCEPTION DU REMBLAI ........................................................................ 73

Table des mat ir es

9

Profil, largeur en crte, revanche ............................................................. 73Protection des parements et de la crte ................................................... 75Filtres et drains ........................................................................................ 77tanchits artificielles ............................................................................ 81

ANALYSE DE STABILIT .............................................................................. 82Les actions .............................................................................................. 82Calculs de stabilit .................................................................................. 83

PRISE EN COMPTE DE LA SISMICIT ............................................................... 87Sisme de projet et mthodes de calcul de la stabilit du barrage ........... 87Mthode pseudo-statique ........................................................................ 88Mthodes utilisant le comportement dynamique des sols ........................ 89Dispositions constructives particulires concernant la fondationet le remblai ............................................................................................ 89

DISPOSITIF D'AUSCULTATION ...................................................................... 90Les appareils dauscultation des petits barrages en terre ........................... 90Choix du dispositif dauscultation ............................................................ 92

OUVRAGE DE PRISE ET DE VIDANGE ............................................................. 92Recommandations communes aux dispositifs constitus dune conduite .. 93Recommandations modules ................................................................... 94

VACUATEUR DE CRUES ............................................................................ 95Conception du seuil dversant ................................................................. 95Implantation et dimensionnement ........................................................... 97Solutions adaptes aux trs petits barrages ............................................... 98Comportement au sisme des ouvrages annexes ...................................... 99

CONSULTATION DES ENTREPRISES ET CONSTRUCTION DU BARRAGE ....................... 99Consultation des entreprises .................................................................... 99Principes de construction prciser dans le CCTP ................................ 101Planche dessai ..................................................................................... 102Contrle des travaux ............................................................................. 104

SPCIFICIT DES ENDIGUEMENTS DE GRANDE LONGUEUR ................................. 107Particularits au stade de la reconnaissance .......................................... 108Particularits au stade de la conception ................................................ 108

LMENTS SUR LES COTS ....................................................................... 109Investissements ...................................................................................... 109Cot de lentretien et de la surveillance ................................................ 110

BIBLIOGRAPHIE ............................................................................. 111

T able des mat ires

10

Chap. V - Petits barrages en bton ....................................................... 113LE CHOIX DU TYPE DE BARRAGE EN BTON .................................................. 114

Pourquoi choisir un barrage rigide ? ...................................................... 114Fonctionnement mcanique des barrages rigides ................................... 114Les matriaux utiliss : volution historique .......................................... 116Conclusions sur le choix du barrage en bton ....................................... 119

LE BARRAGE POIDS CLASSIQUE (EN BCV OU BCR) ........................................... 120Fondation .............................................................................................. 120Traitement de la fondation ..................................................................... 121Drainage ............................................................................................... 122Analyse de stabilit ............................................................................... 122Dispositions constructives des barrages en bton conventionnel ........... 127Dispositif dauscultation........................................................................ 129

QUELQUES EXEMPLES DE BARRAGES RCENTS EN BCR ...................................... 129Le barrage du Riou ................................................................................ 130Le barrage de Villaumur......................................................................... 131Le barrage dEL Koreima ........................................................................ 132Le barrage de Louberria ........................................................................ 133Le barrage de Mykonos I ....................................................................... 133

LES BARRAGES MOBILES ........................................................................... 134Prambule ............................................................................................. 134Principes de dimensionnement .............................................................. 135Dispositions constructives ..................................................................... 136Les seuils souples .................................................................................. 136

CONSULTATION DES ENTREPRISES ET PLANCHE DESSAI ..................................... 138BIBLIOGRAPHIE .................................................................................... 139

Chap. VI - Gestion de la qualit de leau ............................................. 141GESTION DE LA QUALIT DE LEAU DES RETENUES .......................................... 141

Eutrophisation des retenues artificielles ................................................. 142Faune aquatique .................................................................................... 143Gestion et restauration .......................................................................... 144Conclusion sur la qualit des retenues .................................................. 149

CONSQUENCE DU DBIT RSERV SUR LA VIE PISCICOLE ................................. 150Effets dune rduction de dbit .............................................................. 150Mesures des modifications de lhabitat physique ................................... 151Prise en compte des effets cologiques dans les tudes de dbit rserv 154Conclusion : vers une gestion intgre .................................................. 157

BIBLIOGRAPHIE .................................................................................... 157

Table des mat ir es

11

Chap. VII - Vie de louvrage ................................................................. 159SPCIFICITS DES BARRAGES DE FAIBLE HAUTEUR ...................................... 160RLE DES DIFFRENTS INTERVENANTS ......................................................... 160

Le propritaire (ou le concessionnaire) .................................................. 160Lexploitant ........................................................................................... 160Le bureau dtudes ................................................................................ 161Le Service du Contrle .......................................................................... 161

PRINCIPES GNRAUX DE SURVEILLANCE ...................................................... 162MTHODOLOGIE DE LA SURVEILLANCE DES OUVRAGES .................................... 163

Documents relatifs la construction ...................................................... 163Plan de surveillance .............................................................................. 163

ORGANISATION DE LA SURVEILLANCE PAR LE PROPRITAIRE ............................... 164Linspection visuelle .............................................................................. 164Visites techniques ................................................................................. 165Lauscultation ........................................................................................ 166Rapports dauscultation ......................................................................... 166

VISITES DU SERVICE DU CONTRLE ............................................................ 167Visites annuelles ................................................................................... 167Visites dcennales ................................................................................. 167

ENTRETIEN DES OUVRAGES ...................................................................... 168CONCLUSION ...................................................................................... 168

Documents historiques.......................................................................... 168Surveillance des ouvrages ..................................................................... 169Formation - Sensibilisation .................................................................... 169Concernant les ouvrages neufs .............................................................. 169

BIBLIOGRAPHIE .................................................................................... 170

Conclusion........................................................................................... 171Les tudes gologiques et gotechniques .............................................. 171Connaissance des crues ........................................................................ 172Conception des barrages en terre .......................................................... 172Conception des barrages en bton ........................................................ 172Conception de lvacuateur de crues .................................................... 172Suivi de louvrage ................................................................................. 173Coordonnes des membres du groupe de travailet du comit de lecture ......................................................................... 175