Annexe Hyd 2012

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    01-Jan-2016

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<ul><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 164 </p><p>Annexe A </p><p>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 </p><p>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). </p><p>A(exutoire</p><p>BV</p><p>Amont</p><p>Aval </p><p>Figure 1: Bassin versant </p><p>ETUDES HYDROLOGIQUES ET HYDRAULIQUES DES PONTS SUR LES OUEDS </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 165 </p><p> 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: </p><p>L i </p><p> = L 1 i 1 </p><p> + L 2 i 2 </p><p> + . . . </p><p> L1, L2, ...: Longueur des tronons droits de l'oued i1, i2, ... : Pente des tronons correspondants. </p><p>L1,i1L2,i2</p><p>L3,i3</p><p>Figure N2: Oued avec diffrentes pentes </p><p> 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] </p><p> Q10k1</p><p>106</p><p>8</p><p>S 10 </p><p>= S: Surface du BV (km2). </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 166 </p><p>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): </p><p>Crue Normale importante exceptionnellek 3,2 3,6 4,1 4,7 </p><p> Tableau N1: Valeur de k dans le cas gnral </p><p> 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]: </p><p>T (ans) 10 20 50 100 k 3,68 3,85 4,06 4,20 </p><p> Tableau N2: Valeur de k usuelle. </p><p> 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 : </p><p> 6,3</p><p>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): </p><p> h 8,0</p><p>L 5,1 S 4 tc+= (h) </p><p> L: Longueur de loued (km). h: Diffrence entre laltitude moyenne du BV et celle de lexutoire (m). </p><p>S (km2) &lt; 25 25 50 50 100 100 150 &gt; 150 Pente faible forte faible forte faible forte faible forte faible forte </p><p> 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 </p><p>Tableau N3: Cfficient de ruissellement K r en fonction des caractristiques des BV d'aprs [4]. </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 167 </p><p> 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. </p><p> )Slog TLog.4 1 ( . LS . )H.A1(log . K . 2 Q 101010 ++= </p><p>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. </p><p> 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). </p><p> Le problme, dans ce cas, est la dtermination de ces deux coefficients. A-2-2-2- Formules rgionales Tunisiennes. </p><p>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: </p><p>Rgions Qr Domaine de validit Tunisie du Nord et Cap Bon </p><p>5,5 S &gt; 50 km2. </p><p>Noyau Dorsale 2,6 S0,31 S &gt; 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 &gt; 200 km2. </p><p> Tableau N4: Constantes rgionales pour la formule de Kallel. </p><p> 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. </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 168 </p><p> 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). </p><p>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 &gt; 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, </p><p> = 232,0 L</p><p>H . P I075,1 S Q l</p><p>c</p><p>8,0moy </p><p>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><p>P 2 . . S </p><p> 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 </p><p>Qmoy = 85 logS. RT est dtermin daprs le tableau suivant: </p><p>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*</p><p> * titre indicatif Tableau N5: Valeur de RT pour les rgions du Sud et du Sahel de Sfax </p><p>pour la formule de Ghorbel. Pour obtenir Q, Q = RT .Qmoy </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 169 </p><p>A-2-2-2-3- Formules de Frigui (1994). [6] Pour T=100 ans (le cas qui nous intresse pour les ponts): </p><p> ( )nm1SA q += Q = q .S </p><p>Am et n: Cfficient rgionales daprs le tableau ci-aprs. Rgions Am n </p><p>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 </p><p>Tableau N6: Valeurs rgionales d'aprs la formule de Frigui. Pour T autre que 100 ans, employer la relation suivante: q = A m </p><p>S + 1 ( ) n T T : Cfficient rgionale dpendant aussi de la priode T, prsent dans le tableau ci-aprs </p><p>Rgions 100 50 20 10Nord 1 0,8 0,58 0,45 Medjerdah 1 0,78 0,54 0,38 Cap-Bon et Meliane 1 0,77 0,50 0,35 Centre et Sud 1 0,74 0,48 0,33 </p><p>Tableau N7: Cfficient de correction suivant la priode T pour la formule de Frigui. </p><p>A-3 tudes hydrauliques A-3-1- Dfinitions [10] </p><p>ySM</p><p>PM</p><p>Figure N3: Profil d'une section d'un Oued. </p><p> Section mouille; SM; Surface de la partie de la section droite de l'Oued limit par les parois et la surface libre. </p><p> Primtre mouill, PM, primtre de la partie de la section mouille en contact avec les </p><p>parois. Tirant d'eau, y, distance de la surface libre de l'coulement au point le plus bas de la </p><p>section de l'Oued. </p><p> Rayon Hydraulique, RH, RH = SMPM </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 170 </p><p>A-3-2- Calcul du dbit hydraulique: Formule de Manning-Strikler Q: Dbit hydraulique (capacit d'une section), en m3/s </p><p> 2/13/2 I.R.S.KQ = Formule de Manning-Strikler [1,7,8] S: Surface mouille (m2) = SM. </p><p> R=RH: Rayon hydraulique (m) = mouillPrimtremouilleSurface </p><p> I: Pente du plan d'eau ou dfaut du lit de l'Oued dans les environ de l'ouvrage.(m/m) K: cfficient de Strikler, qui reprsente la rugosit globale du lit. Ce cfficient dpend d'un grand nombre de facteurs, notamment de la nature des matriaux de surface, de l'alignement du lit de l'oued et du paralllisme des berges. Il est gnralement calcul d'aprs la formule suivante [7,8]: </p><p>K = K' ( 1 - n1 - n2 - n3) </p><p> K': Coefficient de rugosit de peau. K' = 21</p><p>d 50( ) 1 6 </p><p> ou K' = 26</p><p>d 90( ) 1 6 </p><p> d 50 et d 90 (en m): diamtres moyens des grains 50% et 90% de la courbe granulomtrique des matriaux du lit de l'Oued. n1 </p><p>n1 Nature du lit 0 0,1 Lit trs plat et trs rgulier </p><p>0,1 0,2 Lit mineur formant de longues sinodes entre bancs longs; surface rgulire 0,2 0,3 Lit mineur divis en plusieurs bras entre bancs surface relativement rgulire 0,3 0,4 Lit mineur divis entre bancs surface irrgulire: bancs en caille, dunes, rides 0,4 0,5 Lit trs tourment </p><p>Tableau N8: Valeurs de n1 en fonction de la nature du lit. [7] </p><p> n2 n2 Nature des berges 0 Berges trs rectilignes et trs parallles </p><p>0,05 0,1 Trac gnrale parallle mais lgrement sinodal (longueur d'onde assez grande) </p><p>0,15 0,25 Trac trs mineur ou largeur rapidement variable et irrgulire sur une assez grande longueur </p><p>- 0,2 - 0,1 Berges trs lisses, lit troit vis--vis de la profondeur d'eau Tableau N9: Valeurs de n2 en fonction de la nature des berges. [7] </p><p> n3 n3 Nature des berges et du fond 0 Berges lisses, lit large ou berges rgulire avec mme rugosit de peau que le </p><p>fond 0,05 0,1 Berges rugueuses par rapport au fond, lit large 0,1 0,2 Berges rugueuses par rapport au fond, lit troit </p><p>Tableau N10: Valeurs de n3 en fonction de la nature des berges et du fond du lit. [7] </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 171 </p><p> En absence des donnes granulomtriques, les valeurs du coefficient K de Strickler couramment utilises sont les suivantes [8]: </p><p>Nature du lit de l'Oued K Bton lisse 75 Terre trs rgulire 60 Terre irrgulire avec vgtation, cours d'eau rgulier et lits rocheux</p><p>35 </p><p>Sur cailloux 30 Terre l'abandon, cours d'eau avec transport solide </p><p>20 </p><p> Tableau N 11: Valeurs du cfficient de Strikler en fonction de la nature du lit d'aprs [8] </p><p> D'autres auteurs ont donn des valeurs plus simplifies du coefficient K [11], ce sont les valeurs les plus employs : </p><p>Nature du lit de l'Oued K Section rgulire sans vgtation 35 Section rgulire avec vgtation 30 Section irrgulire sans vgtation 25 Section irrgulire avec vgtation 20 </p><p> Tableau N 12: Valeurs du cfficient de Strikler en fonction de la nature du lit d'aprs [11] </p><p> A-4 Calage d'un pont Pour diffrent niveau deau y, nous avons des sections mouills diffrentes et des rayons hydrauliques diffrents, ainsi nous obtenons des dbits hydrauliques diffrents. Ainsi, on choisit diffrent hauteur deau (tirant deau), y (y1,y2, , yn). </p><p>yY</p><p>yy1</p><p>n</p><p>2</p><p> 1 m</p><p>PHE</p><p>Pont</p><p> Figure N4: Positionnement d'un pont sur une section d'un oued. </p><p> y1 SM1 &amp; RH1 Qrau1 y2 SM2 &amp; RH2 Qrau2 . . . . . . . . . . . . yn SMn &amp; RHn Qraun </p></li><li><p> __________________________________________________________________________ M. Ben Ouzdou Annexe A, page 172 </p><p>Nous traons la courbe du dbit Q en fonction de y: Q = f(y) </p><p>Q</p><p>yy yy</p><p>Q</p><p>Q</p><p>Q</p><p>Qro</p><p>rau</p><p>rau</p><p>rau n</p><p>2</p><p>1</p><p>Y=PHE</p><p>Q = f(y)</p><p>2 n1 </p><p>Figure N5: Dtermination du PHE (Y) d'aprs le dbit hydrologique( Qro) Pour une priode donne T, connaissant le dbit hydrologique, Qro, daprs les mthodes de la section A-2-2, on implante sur les axes de Q pour en dduire le PHE (Figure N5), Y, daprs la courbe Q=f(y). Ainsi le calage du pont est: </p><p>Pour T donne, Qro Y = PHE. Calage d'un pont = PHE + Revanche Revanche (= 1,5 2 m) pour : viter d'avoir des corps flottants (troncs d'arbre) heurtant l'intrados du tablier en cas de crue avoir les appareils d'appuis (surtout ceux en lastomre frett) en dehors des eaux. tenir compte des phnomnes de remous s'ils ne sont pas calculs, dailleurs, cette tude est prsente dans la section suivante. </p><p>Une fois la hauteur, H, de louvrage est connue, on peut dterminer sa longueur, L, en employant la pente des berges. A-5 Phnomne du Remous [12,13] A-5-1- Description du phnomne On suppose que le phnomne du remous est dans...</p></li></ul>