Annexe Hyd 2012

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Text of Annexe Hyd 2012

  • __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 164

    Annexe A

    A-1 Introduction p 164 A-2 Etudes hydrologiques p 164 A-3 Etudes hydrauliques p 169 A-4 Calage dun pont p 171 A-5 Phnomne du remous p 172 A-6 Affouillements p 178

    A-1 Introduction En Afrique du Nord, et notamment en Tunisie, le rgime de pluie est imprvisible et trs variable. On peut observer des longues priodes de scheresse et puis soudainement une pluie torrentielle. De plus, les statistiques ncessaires ne sont pas toujours disponibles. Ainsi, pour dterminer les dbits maximaux des crues, on doit avoir recours aux lois hydrologiques, bases sur les statistiques disponibles. Ce sont des lois semi-empiriques. Mais ces lois ne sont pas uniques et selon la loi, le rsultat diffre de 1 3 ou plus notamment dans l'utilisation de certains cfficients. Le dbit maximum de la crue qui passe dans un oued est le dbit hydrologique. Alors que la capacit d'un pont d'vacuer l'eau sous le tablier constitue le dbit hydraulique. Ainsi, la dtermination de la position verticale d'un pont est d'galiser les deux dbits et pour plus en scurit il faut que le deuxime dpasse le premier. A-2 tudes hydrologiques A-2-1- Dfinitions Bassin versant, BV. Le Bassin Versant (BV) un point A d'un cours d'eau (exutoire) est une surface regroupant l'ensemble des points d'o partent les coulements qui passent par le point A pour poursuivre leur trajet vers l'aval (Figure 1). Les limites d'un BV sont les lignes des crtes qui le sparent d'un bassin voisin. Ces lignes de crtes sont traces sur une carte en courbe de niveau. (ch: 1/50 000 tel que la carte d'tat major).

    A(exutoire

    BV

    Amont

    Aval

    Figure 1: Bassin versant

    ETUDES HYDROLOGIQUES ET HYDRAULIQUES DES PONTS SUR LES OUEDS

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    Priode de retour, T. C'est la frquence, F, du retour d'une crue exceptionnelle. Ainsi, T= 10 ou 20 ans pour les petits ouvrages (Buses ou Dalots) T= 50 ou 100 ans pour les ponts (centennale pour les ponts importants) T= 100 ou 500 ans ou mme 1000 ans pour les barrages. Pente moyenne, i pour une longueur L d'un Oued est:

    L i

    = L 1 i 1

    + L 2 i 2

    + . . .

    L1, L2, ...: Longueur des tronons droits de l'oued i1, i2, ... : Pente des tronons correspondants.

    L1,i1L2,i2

    L3,i3

    Figure N2: Oued avec diffrentes pentes

    A-2-2- Calcul des dbits maxima. A-2-2-1- Formules gnrales Plusieurs formules empiriques donnant les dbits maxima ou les dbits spcifiques maxima sont en fonction des caractristiques du BV et notamment sa superficie S. Q: Dbit maximal (m3/s) q: dbit spcifique maximal (m3/s/km2). A-2-2-1-1- Formules de Myer (USA). [1,2] Q = C S. C: Cte "Myer" du BV: Elle est en fonction des caractristiques du BV et en particulier de la pente moyenne de ses bassins. Aux USA et divers autres pays, des cartes de la "cte Myer" sont tablies pour leur BV. S: Surface du BV (km2). : exposant ( = 0,4 0,8 suivant les rgions); gnralement 0,5 Q = C S A-2-2-1-2- Formules de Fronkou-Rodier (1967). [1,3]

    Q10k1

    106

    8

    S 10

    = S: Surface du BV (km2).

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    k: Cfficient de Frankou-Rodier (varie de 2 6); k=2 pour rgime calme et rgulier et k=6 pour des crues record dans le monde. A dfaut de prcision, on peut prendre les estimations suivantes (Tableau N1):

    Crue Normale importante exceptionnellek 3,2 3,6 4,1 4,7

    Tableau N1: Valeur de k dans le cas gnral

    On prend k 4 pour un dbit centennal (T= 100 ans). Par exemple pour la rgion de Bizerte, les valeurs suivantes (Tableau N2) ont t proposes [3]:

    T (ans) 10 20 50 100 k 3,68 3,85 4,06 4,20

    Tableau N2: Valeur de k usuelle.

    Cette mthode est assez employe en Tunisie. A-2-2-1-3- Mthode rationnelle (Formule de Turraza). [1] La mthode rationnelle (Turraza), employ surtout pour les petits dbits (buses et dalots) est connue sous la forme :

    6,3

    S I K Q r= (m3/s) S: Surface du BV (km2). K r = Cfficient de ruissellement du BV. (voir tableau). I: Intensit maximale des pluies (mm/h) ; I = f(T, tc). T: Frquence ou Priode de retour (ans). tc: Temps de concentration (h). I: Intensit des pluies, dtermine par la courbe IDF (Intensit, Dure, Frquence ou Priode de retour) tablies pour un certain nombre de postes pluviomtriques en Tunisie et prsent sous forme de courbes(voir un exemple en Annexe). Le temps de concentration tc est donn par la formule de Giandotti (donne aussi par d'autres formules):

    h 8,0

    L 5,1 S 4 tc+= (h)

    L: Longueur de loued (km). h: Diffrence entre laltitude moyenne du BV et celle de lexutoire (m).

    S (km2) < 25 25 50 50 100 100 150 > 150 Pente faible forte faible forte faible forte faible forte faible forte

    30 % vgtation 0,55 0,66 0,52 0,63 0,49 0,59 0,46 0,56 0,44 0,53 30 50 % vgtation 0,44 0,55 0,42 0,52 0,40 0,49 0,37 0,46 0,35 0,44 50% vgtation 0,33 0,44 0,31 0,42 0,30 0,40 0,27 0,37 0,26 0,35 Pente faible: plaine; pente forte: montagne

    Tableau N3: Cfficient de ruissellement K r en fonction des caractristiques des BV d'aprs [4].

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    A-2-2-1-4- Mthode de Mallet -Gautier [5,6,7,8] Cette mthode est propose pour l'Algrie mais peut tre aussi applique pour la Tunisie et tout le Maghreb.

    )Slog TLog.4 1 ( . LS . )H.A1(log . K . 2 Q 101010 ++=

    H: Pluviomtrie moyenne annuelle (m/an). T: Priode de retour (ans). S: Surface du BV (km2). L: Longueur de loued dans le BV (km). K: Cfficient variant de 0,5 6. A: Second cfficient.

    Pour lAlgrie, on adopte A = 20 et K = 1. K atteint 6 pour les petits bassins faible pente. (K=3 pour Oued Ellil en Tunisie).

    Le problme, dans ce cas, est la dtermination de ces deux coefficients. A-2-2-2- Formules rgionales Tunisiennes.

    Ce sont les formules les plus logiques pour la Tunisie. A-2-2-2-1- Formules de Kallel (1977). [1,6,9] q = q r S T q: dbit spcifique (m3/s/km2). Q: Dbit (m3/s) est t.q. Q = q .S S: Surface du BV (km2). qr, et : Constantes rgionales. Daprs ltude de R. Kallel, = - 0,5 et =0,41, c..d.; 41,0r T S q Q = qr est donne daprs le tableau suivant:

    Rgions Qr Domaine de validit Tunisie du Nord et Cap Bon

    5,5 S > 50 km2.

    Noyau Dorsale 2,6 S0,31 S > 200 km2. Tunisie Centrale et Sahel 14,3 T = 10 ou 20 ans 24,7 T = 50 ou 100 ans Sud (Est et Ouest) 12,35 S > 200 km2.

    Tableau N4: Constantes rgionales pour la formule de Kallel.

    Limites dapplication: - Comme le montre le domaine de validit, cette formule n'est pas valable pour certaine superficie et notamment les petites superficies. - La Limite entre Tunisie centrale et noyau dorsale nest pas claire. - Cette formule ne tient pas compte de la forme du BV.( Normalement si le relief devient plus fort le dbit spcifique q augmente, en plus, lorsque la surface du BV S diminue le dbit spcifique q doit augmenter). - Pour la Tunisie Sud, lauteur na pas dobservation mais ajustement du cfficient k de Francou-Rodier.

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    A-2-2-2-2- Formules de Ghorbel (1984). [1,5,6] Ghorbel a prsent la formule suivante pour les dbits maimales : Q = RT .Qmoy RT: Valeur rgionale reprsentant le rapport des dbits. Qmoy: Dbit maximum moyenne. (m3/s).

    Ensuite, Ghorbel a distingu 3 zones savoir: Zone I: LIchkeul, l'extrme nord et les affluants rive gauche de la Medjerdah. Zone II: La Medjerdah avec ses affluant rive droite, le Cap Bon et le Zeroud Khanguet Zazia Zone III: Le Miliane, le Merguellil, la branche nord du Zroud. a) Oueds appartenants la dorsale avec une pente i > 5%. (tel que Oued Abid, O. Kbir Sidi Aouidet, O. Haffouz et O. Oudiane) Qmoy = 2,86 S0,8. RT = 1,47 . T0,4 - 1,35 c..d. Q = 2,86 S0,8.(1,47 . T0,4 - 1,35). b) Autre Oueds des zones I, II et III. D'une part,

    = 232,0 L

    H . P I075,1 S Q l

    c

    8,0moy

    avec H: Diffrence entre altitude de la mdiane et laltitude de lexutoire (m). Pl: Pluviomtrie moyenne annuelle sur le BV (m). L: Longueur de lOued (km). Ic: Indice de compacit, tel que: I c =

    P 2 . . S

    P: Primtre du BV (km). S: Surface du BV (km2). D'autre part, RT = 1,33 . logT + 0,46 Zone I RT = 1,07 . T0,4 - 0,71 Zone II RT = 1,47 . T0,4 - 1,35 Zone III Ainsi, pour obtenir Q, Q = RT .Qmoy c) Rgion du Sud et du Sahel de Sfax

    Qmoy = 85 logS. RT est dtermin daprs le tableau suivant:

    T (ans) 10 20 50 100Sud 2,2 3,7 6,7 9,2*Sahel de Sfax 2,5 3,5 5,1 6,2*

    * titre indicatif Tableau N5: Valeur de RT pour les rgions du Sud et du Sahel de Sfax

    pour la formule de Ghorbel. Pour obtenir Q, Q = RT .Qmoy

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    A-2-2-2-3- Formules de Frigui (1994). [6] Pour T=100 ans (le cas qui nous intresse pour les ponts):

    ( )nm1SA q += Q = q .S

    Am et n: Cfficient rgionales daprs le tableau ci-aprs. Rgions Am n

    Nord 26,2 0,47 Medjerdah 53,5 0,53 Cap-Bon et Meliane 38,4 0,44 Centre et Sud 76,7 0,44

    Tableau N6: Valeurs rgionales d'aprs la formule de Frigui. Pour T autre que 100 ans, empl