USTHB - FGC 1er année ST
Cours de découverte HYDRAULIQUE
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H.E. TOUHAMI
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Programme
1. Généralités. 2. Ouvr Ouvrages ages hydr ydrotec otechn hniq iques ues.. 3. Ir Irri rig gatio ation n et napp nappes es sout souter errraine aines. s. 4. AEP, AEP, trait traiteme ement nt et déss déssalle allemen mentt des eaux. eaux. 5. As Assai saini niss sseme ement nt et et épur épurat atio ion n des eaux. eaux. 6. Mach Machin ines es hydrau drauli liqu ques es..
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Programme
1. Généralités. 2. Ouvr Ouvrages ages hydr ydrotec otechn hniq iques ues.. 3. Ir Irri rig gatio ation n et napp nappes es sout souter errraine aines. s. 4. AEP, AEP, trait traiteme ement nt et déss déssalle allemen mentt des eaux. eaux. 5. As Assai saini niss sseme ement nt et et épur épurat atio ion n des eaux. eaux. 6. Mach Machin ines es hydrau drauli liqu ques es..
1. Généralités
Généralités •
Définition:
L’hydraulique est la discipline de la physique qui étudie le comportement des liquides dans la nature. Le mot hydraulique vient du grec, ὑδϱαυλικός (hydraulikos) qui vient de ὕδϱαυλος qui signifie orgue à eau qui dérive à son tour de ὕδωϱ (eau (eau)) et de αὐλός (tuyaux (tuyaux). ). Cette discipline comporte plusieurs branches qui se complètent les unes les autres tel que:
Généralités •
Hydraulique urbaine:
Cette branche de l’hydraulique traite essentiellement les problèmes liés à l’eau en zones urbaines à savoir, la conception et le diagnostic des réseaux de distribution de l’eau potable (AEP) et d’évacuation des eaux usées et pluviales (assainissement).
Généralités •
Hydraulique agricole:
Cette branche de l’hydraulique s’occupe de la conception des réseaux d’irrigation en zones agricoles, et de l’évaluation des besoins en eau des parcelles cultivables, ainsi qu’a l’élaboration des techniques adéquates a chaque types de climat et de sol.
Généralités •
Hydraulique maritime:
Dans cette branche de l’hydraulique; on étudie tous les phénomènes liés au mouvement de l’eau dans champs proches du littorale, ainsi que la protection de ce dernier par des ouvrages appropriés.
Généralités •
Hydraulique fluviale:
C’est la branche de l’hydraulique qui consiste à la conception et la réalisation des aménagements dans les rivières et les fleuves et aussi la protection des rives de ces derniers.
Généralités •
Cycle de l’eau dans la nature:
forages Dess EM
2. Ouvrages hydrotechniques
Ouvrages hydrotechniques •
Définition:
On appelle ouvrage hydrotechnique chaque construction destinée à recevoir, contenir ou véhiculer l’eau. On site comme exemples les barrages, les canaux, les châteaux d’eau, les tunnels et le aqueducs. Mais on va s’intéresser beaucoup plus aux barrages.
Barrages •
Définition:
Les barrages sont des ouvrages hydrotechniques construits sur les cours d’eau afin de constituer un réservoir en barrant le chemin de cette eau. Plusieurs paramètres peuvent définir le type et l’ampleur de ces ouvrages a savoir:
Barrages •
Destination des barrages:
Les barrages sont destinés à: 1. L’irrigation
2. La production d’électricité 3. L’alimentation en eau potable
4. Le tourisme 5. L’aquaculture
6. La protection contre les crues 7. La navigation
Barrages •
Topographie du site:
C’est
l’ensemble
des paramètres morphologiques qui caractérisent le site du barrage et la cuvette qui contiendra l’eau emmagasinée par ce dernier. A savoir l’ampleur de l’étranglement, les pentes de berges et le volume de la cuvette.
Barrages •
Géologie du site:
C’est l’ensemble
des paramètres géologiques, hydrogéologiques et géotechniques qui caractérisent le site du barrage et sa cuvette .A savoir la constitution de l’assise su barrage (sa résistance), la tectonique du site, la perméabilité de la cuvette, l’emplacement d’éventuelles zones d’emprunts, la présence des failles et de nappes souterraines.
Barrages •
Hydrologie du site:
Ça concerne toutes les l’études de caractéristiques climatologique et hydrographique de la région du barrage a savoir le pluviométrie, la température, l’évaporation, les apports liquides et solides ainsi que les paramètres d’écoulement dans le cours d’eau (talweg) principale et ses afluants.
Barrages •
Il
Classification des barrages:
existe bien plusieurs classifications des barrages établies par le Comité International des G rand Barrages (CIGB).
Ces classifications dépendent des paramètres qui interviennent dans l’établissement des ces dernières. On distingue donc:
Barrages •
Classification selon la grandeur:
Il y à quatre classes, en fonction de deux paramètres géométriques qui sont la hauteur H du barrage au-dessus du terrain naturel et le volume d’eau dans le réservoir (le volume V est exprimé en millions de mètres cube). 1. Les barrages de classes A, les plus importants, comprennent tous les barrages de hauteur supérieure ou égale à 20 m.
Barrages 2. Les barrages de classe B, de hauteur comprise entre 10 et 20 m, respectent en outre la condition H²x√v ≥ 200. 3. Les barrages de classe C ont une hauteur d’au moins 5 mètres et retiennent, quand ils sont plein, un volume d’eau suffisant pour que H²x√v ≥ 20. 4. Les barrages de classe D sont tous les autres barrages de hauteur au moins égale à 2 mètres
Types des barrages •
Il
Types des barrages:
existe plusieurs types de barrages qui conviennent chacun au rôle qu’il va jouer et aux conditions du site, ainsi qu’a la méthode de réalisation et les matériaux de construction de ce dernier.
On cite donc:
Types des barrages •
Types des barrages:
1. Barrages en remblais
Types des barrages 1. Barrages en remblais
Barrage à masque amont
Types des barrages 2. Barrages poids
Types des barrages 3. Barrages poids évidés
Types des barrages 4. Barrage voûte
Types des barrages 5. Barrage multi voûtes
Types des barrages 6. Barrage à contreforts
Types des barrages 7. Barrages mobiles
Types des barrages 7. Barrages mobiles
Dimensions du barrage Paramètres géométriques des barrages
Dimensions du barrage Différents niveaux de retenue:
Dimensions du barrage Différents niveaux de retenue:
NTN: Niveau du Terrain Naturel
NVM: Niveau du Volume Mort NNR: Niveau Normal de la Retenue
NPHE: Niveau des Plus Hautes Eaux (appelé aussi NVF: Niveau du Volume Forcé)
NCR: Niveau de la Crête.
Dimensions du barrage Différents niveaux de retenue:
On distingue ainsi les différentes hauteurs suivantes: Entre NTN et NVM: H m (hauteur morte)
Entre NVM et NNR: Hutil (hauteur utile)
Entre NNR et NPHE: Hf (hauteur forcée) Entre NPHE et NCR: R (la revanche)
Ouvrages annexes Ouvrages annexes: Un barrage est toujours accompagné d'ouvrages annexes qui concernent l'évacuation des crues, la vidange et la prise d'eau. L'usine hydroélectrique éventuelle peut être séparée ou intégrée au corps du barrage. Ces dispositifs peuvent être soit complètement séparés du corps du barrage, grâce à des tranchées ou des galeries souterraines le contournant, soit y être incorporés.
Ouvrages annexes 1. L’évacuateur de crues: Il s’agit du ou des organes hydrauliques qui permettent de relâcher à l’aval tout ou partie d’une crue survenant de l’amont, de telle sorte que la sécurité du barrage ne soit pas mise en question pendant cet épisode. Les évacuateurs de crues sont généralement composés de:
Ouvrages annexes 1. L’évacuateur de crues:
Ouvrages annexes Types d’évacuateurs de crues: Il existe deux grandes familles des évacuateurs de crues: 1. Les évacuateurs de crue à "surface libre" encore appelés déversoirs à seuil libre. 2. Les évacuateurs de crue "vannés". Cette seconde famille se décompose elle-même en deux grands sous-familles d’organes : •
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Les évacuateurs vannés de surface. Les évacuateurs vannées dit "de fond" ou de "demi-fond".
Ouvrages annexes EC central a entonnement frontal
Ouvrages annexes EC latéral a entonnement frontal
Ouvrages annexes EC latéral a entonnement latéral
Ouvrages annexes EC en touche de piano
Ouvrages annexes EC en tulipe
Ouvrages annexes
Ouvrages annexes 2. La vidange de fond: En principe, cet organe permet de vidanger le réservoir, pour l’inspection, l’entretien ou en cas de danger sur le barrage. En premier lieu, il sert à contrôler la vitesse de remplissage du réservoir lors de la première mise en eau. La vidange de fond facilite également la gestion intelligente de l’eau retenue en permettant de laisser passer, après une forte crue, une part des sédiments apportés.
Ouvrages annexes 2. La vidange de fond:
Ouvrages annexes 3. La prise d’eau: •
ce sont les prises d’eau qui alimentent les turbines hydroélectriques, les usines de traitement des réseaux urbains ou industriels, les réseaux agricoles ; les prises étagées à différents niveaux du réservoir permettent de mieux gérer la qualité de la réserve, mais elles n’existent en pratique que pour les réseaux d’eau potable
Ouvrages annexes 3. La prise d’eau:
Ouvrages annexes 4. La dérivation provisoire: •
La construction du barrage implique de mettre à sec, en général par parties successives, le lit de la rivière. Les travaux correspondants, qui constituent la dérivation provisoire, peuvent prendre des aspects très différents selon le régime hydrologique, la largeur du lit, l’importance et la nature du barrage. On prévoit donc toujours des batardeaux, barrages provisoires destinés à canaliser le cours d’eau, et des chenaux temporaires.
Ouvrages annexes 4. La dérivation provisoire: •
Pour les barrages en remblai, on préfère parfois construire en première phase une galerie en béton, dans laquelle on dirige la rivière, et sur laquelle on construit le remblai ; la galerie est obturée à la fin, à moins qu’elle ne soit réaménagée en vidange de fond.
