Abstracts
Résumé
Les besoins en eau, en perpétuelle croissance, nécessitent une mobilisation des eaux de surface. La construction de barrages, menacés par un envasement précoce, nécessite une exploitation rationnelle, moyennant des outils d’aide à la quantification et à la prédiction des dépôts de sédiments. Ainsi, le comblement des retenues peut être simulé pour différentes périodes d’exploitation. La maîtrise du processus transport-déposition des sédiments, constitue un centre d’intérêt vers lequel convergent plusieurs approches : prédiction, modélisation stochastique et modélisations mathématique et physique. De multiples interactions existent entre les matériaux solides formant le lit, ceux transportés à proximité du fond et ceux se trouvant en suspension, se traduisant par divers modes de transport. Cette contribution présente un modèle numérique qui se prête au calcul par ordinateur dont le comportement morphologique du lit d’un cours d’eau peut être facilement simulé. Les étapes de son élaboration sont décrites avec détail, le code de calcul ainsi produit est mis en valeur sur un site test de validation. Un tronçon de 17 km est étudié, entre un barrage en exploitation et une station hydrométrique, sise à l’amont de celui-ci avec une bathymétrie à l’appui. Le transport solide dans le cours d’eau naturel est représenté par un système d’équations unidimensionnelles décrivant un mélange Eau-Sédiment et traduisant les lois de conservation. La méthode utilisée aux différences finies est appliquée, avec un schéma implicite. Elle est du premier ordre en temps et du deuxième ordre en espace. Les équations des écoulements à surface libre, en régime non permanent et graduellement varié, sont utilisées qui, associées à l’équation de continuité solide, forment le système de Saint-Venant-Exner. Une formule de charriage est utilisée pour exprimer le débit solide. Les résultats obtenus expliquent la contribution du transport solide par charriage dans le comblement de la retenue d’un barrage étudié en zone semi-aride.
Mots-clés:
- transport solide,
- charriage,
- modèle numérique,
- Saint-Venant-Exner,
- différences finies,
- barrage SMBA
Abstract
The constant growth of our need for water requires mobilization of surface water. The construction of dams can be envisaged, but many of them are threatened by early sedimentation; there is clearly a need for tools to quantify and forecast sediment deposition. Reservoir sedimentation can be simulated for different operating periods and understanding the process of sediment transport and deposition is a focus of many approaches: prediction, stochastic modeling, mathematical models and physical models have been used. Multiple interactions exist among bed load sediment, sediment transported near the river bed surface, and suspended sediment, resulting in different modes of transport. This contribution presents a numerical model that allows the simulation of the morphologic behaviour of river bed. The stages of its development are described in detail and the resulting computer code is then applied to a validation site. A section of 17 km is studied, between a dam in service and a hydrometric station located upstream of the dam. Sediment transport in the natural stream is presented by a system of one-dimensional equations describing a water-sediment mixture and translating the laws of conservation. The numerical method used is a finite difference method using an implicit scheme. It is first-order in time and second-order in space. Equations for free surface flow, for unsteady and gradually varied conditions, are used. Combined with the sediment continuity equation, these equations form the Saint-Venant-Exner model. The obtained results show the contribution of bed load transport in the sedimentation of the reservoir in a semi-arid zone.
Key words:
- Sediment transport,
- Bed load,
- Numerical model,
- Saint-Venant-Exner model,
- Finite difference,
- Dam SMBA
Appendices
Références bibliographiques
- ANB (Agence Nationale des Barrages) (1979). Rapport synthèse de l’avant-projet détaillé : projet de Barrage de Sidi Mohamed Ben Aouada. Ministère des Ressources en eau, Algérie.
- BOUHENICHE, S. (2001). Contribution à l’étude de l’état d’envasement des barrages de l’Algérie du Nord. Mémoire d’ingénierie d’État en Hydraulique. École nationale supérieure d’hydraulique, Blida. Algérie,120 p.
- BOUHENICHE, S. (2005). Contribution en une approche numérique de la modélisation du système barrage-cours d’eau, transport solide-déposition : Cas du barrage de Sidi M’hamed Benaouda sur l’Oued Mina. W. Relizane. Mémoire de magister, École Nationale Polytechnique, Alger, Algérie, 92 p.
- GRACIA, S. (1982). Mathematical model for simulation of delta formation and erosion down stream of reservoir. Dans : ICOLD Congress Q54, R8, Rio de Janeiro, Brésil.
- GRAF, W.H. et M.S. ALTINAKAR (1993). Hydraulique fluviale, écoulement permanent uniforme et non uniforme. Tome 1, Presses polytechnique et universitaires romandes, Lausanne, Suisse.
- GRAF, W.H. et M.S. ALTINAKAR (1996). Hydrodynamique une introduction. Presses polytechnique et universitaires romandes, Lausanne, Suisse.
- TOUAIBIA, B. (2000). Érosion - Transport solide - Envasement de barrage. Cas du bassin versant de la Mina dans la Wilaya de Relizane. Thèse de Doctorat d’État, Institut National Agronomique, Alger, Algérie, 181 p.