comité interafricain d’ehdes hydrauliques · des débits de crues décennales pour les bassins...

Comité d’Ehdes

Bulletin de liaison

du

Interafricain Hydrauliques

. - Ouata

SIEGE SECRETARIAT GENERAL - Boîte Postale 369 OUAGADOUGOU HAUTE VOLTA TELEPHONE 334-76 335-l 8

SOMMAIRE

N” 28 - 29 Février - Mwi 1977

ETUDES TECHNIQUES Note sur le dimensionnement des ouvrages évacuateurs

de crues en Afrique de l’Ouest Sahélienne ou Tropicale

NOUVELLES BREVES

Premiers résultats des forages destinés à l’alimentation

en eau de villages réalisés dans le birrimien de la

Côte - d’ivoire

Bibliographie

35

45

Le prochain conseil du C.I.E.H. 47

Catalogue du Centre de Documentation du C.I.E.H. 48

-1-

NOTE SUR LE DIMENSIONNEMENT DES OUVRAGES

EVACUATEURS DE CRUES EN

AFRIQUE DE L'OUEST SAHELIENNE

OU TROPICALE

-:- :-

Par Jean Michel GRESILLON (1)

Patrick HERTER (1)

et Jean Pierre LAHAYE (2)

~00~

L'objet de cette note est de faciliter le dimensionnement des ouvrages évacuateurs de crues , principalement ceux des barrages. On sait que l'on doit procéder pour cela aux deux opérations : détermination de la crue dont on veut protéger l'ouvrage et étude de l'effet de laminage provoqué par la réserve sur la crue en question.

Pour les petits bassins sur lesquels on n'a aucun relevé hydrologique, l'ingénieur chargé d'étudier des barrages en Afrique de l'Ouest ne dispose à l'heure actuelle que de l'importante étude due à MM. RODIER et AUVRAY : "Estimation des débits de crues décennales pour les bassins versants de superficie inférieure à 200 km2 en Afrique Occidentale" (15) (*> il choisit ensuite un coefficient majorateur permettant de protéger son ouvrage contre une crue d'une durée de retour supérieure à dix ans ; il a enfin à sa disposition des méthodes - généralement graphiques et délicates - pour évaluer l'effet d'écrétage dû à la réserve.

Nous nous proposons ici de reprendfe chacune de ces trois étapes afin de :

/ . . . . . . --------------------------------------------------------------- (1) - Professeurs à 1'Ecole Inter-Etats d'ingénieurs

de 1'Equipement Rural (E.I.E.R.).

(2) - Ingénieur au (c.I.E.R.).

Comité Inter,~fricc~i;-i 5 1 Zj-!-2e- TT .-NV-P.,' ' u 11) LAI ,:.~,-1L:ic3v

(*) - Les chiffres entre parenthèses renvoient à la bibliographie en fin de note.

-2-

- Simplifier l'utilisation de la méthode proposée par lrO.R.S.T.O.M. pour la détermination des crues décennales. Par cette simplification nous souhaitons non pas fournir au projeteur une norme de calcul qu'il suivrait aveuglement sans en mesurer la portée mais plutôt permettre aux utilisateurs une plus grande disponibilité pour apprécier les facteurs hydrologiques, notamment ceux dont la méthode ne tient pas compte exnlicitement (forme du bassin, nature plus ou moins dégradée du lit, etc...). A cet égard, nous rappelons la conclusion de MM. RODNR et AUVRAY "Les recettes que l'on a données dans la présente note doivent être appliquées avec beaucoup de juge- ment et un examen sérieux du terrain et en particulier du réseau hydrographique, qui fournira des recoupements non inutiles".

- Discuter la valeur du coefficient majorateur à appliquer à la crue décennale ainsi calculée pour obtenir un ordre de grandeur de la crue de projet.

- Fournir des résultats sur abaque, relatifs au laminage, permettant d'évaluer très rapidement son effet ; l'expérience nous a en effet montré que celui-ci est bien souvent négligé et que lorsqu'il ne l'est pas, il est parfois évalué de manière incomplète.

1. LA CRUE DECEN-NALE

1.1. - METHODE -------

Rappelons brièvement que la méthode de Messieurs RODIER et AUVRAY estime la crue décennale à partir de la pluie décennale de vingt quatre heures PlO. Un coefficient d'abattement A dépendant de la surface du bassin, permet de calculer le volume précipité sur le bassin dont la surface S est connue. Les auteurs fournissent un coefficient de ruissellement pour la crue décennale Kr, qui dépend du régime climatique, de la pente moyenne, de la perméabilité et de la surface du bassin ; ils indiquent également quel est le temps cette crue d6cenna.le ; il dépend également

tb d'écoulement pour du régime clima-

tique, de la pente et de la surface du bassin.

Le débit moyen de la crue est :(PlO x A x S x Kr)/tb

- 3 -

A ce débit moyen est appliqué un coefficient majorateur K tenant compte de la forme de l'hydrogramme. Ce coefficient majorateur est fonction également du régime climatique et deGLa surface du bassin.

Les paramétres retenus comme déterminants sont donc :

- Le régime climatique : il est caractérisé par les trois régimes :

. Sahélien : pluie annuelle inférieure à 800 mm.

. Tropical : pluie annuelle supérieure à 800 mm tant que la végétation est celle de la savane.

. Equatoriaux ou Forestiers : (les renseignements fournis pour cette catégorie étant plus sommaires, pas).

nous ne nous y attacherons

- Les pentes moyennes des bassins : elles sont esti- mées en mesurant la pente de la partie médiane du bassin après avoir élimine les 20 $ de la partie supdrieure et les 20 % de la partie inférieure du profil en long (ou en travers suivant le cas).

Les pentes sont classées en catégories R :

. Rl pentes très faibles, inférieures à 1 à 2 o/oo

. R2 pentes faibles, inférieures à 5 o/oo . R3 pentes modérées comprises entre 5 o/oo et 1 %

. R4 pentes assez fortes : longitudinales entre 1 et2%

transversales supérieures à 2 $

. R5 pentes fortes : longitudinales entre 2 et 5 $ transversales entre 8 et 20 %

. R6 pentes très fortes : longitudinales supérieures à 5 %.

/ . . . . . .

-4-

Les catégories R2, R3 et R4 sont les plus courantes.

- Les perméabilités des bassins : elles sont également ddfinies par catégories P :

. Pl bassins rigoureusement impermdables (roche ou argiles).

. P2 bassins imperméables avec quelques zones per- méables de faible étendue ou bassins homogènes presque imperméables.

. P3 bassins assez imperméables avec des zones per- méables d'étendue notable ou bassins homogènes assez peu perméables.

. P4 bassins assez perméables (exemple : zone de décomposition granitique avec abondance d'arène).

. P5 bassins perméables : sable ou carapace laté- ritique très fissurée.

- La surface du bassin versant

- La pluie décennale de vin t quatre heures du lieu : elle varie pour les zones envisagées 7 sahéliennes et tropicales) entre les limites : 70 mm et 130 mm.

1.2. - ABAQUES -- W-B

Nous avons calculé en supposant que la pluie de vingt quatre heures du lieu est égale à 100 millim&tres, les débits de crues décennales obtenues à l'aide de la méthode précédemment rappelée (les coefficients d'abattement adoptés n'étant pas ceux proposés par RODIER et AUVRAY mais ceux résultant d'une étude plus récente - voir paragraphe 1.4.).

On a ainsi tracé des abaques (figures 1, 2, 3) qui, pour les trois pentes R2, R3 et R4, donnent les débits en fonction de la surface des bassins, de terrain,

ceci pour diverses perméabilités et dans les deux cas Sahélien et Tropical.

Soit QlO le débit lu sur ces abaques.

/ . . . . . .

70

60

5C

40

3c

20

10

3

/

110

100

90

00

60

5C

40

30

2c

10

0

Pentes R2 Traits pleins : régime sahélien

,, pointillés: ” tropical

Q = .E!kmm

Fig:l Débit dkcennal pour une pluie décennale de IOOmm et pour des ’ pentes R2.

Pentes R3 Traits pleins : Qbm3/s ,, régime sahélien

pointilbés! 11 tropical P2 P2

1 1 4

Q = GP - pio mm //

10 10 100 ,//

/ /

/ /

I

-

--- -

Skm 2

Fig : 2 Débit decennal pour une Dluie dicennala de ICOmm et pour des pentes R3

-6-’

Pentes R4

Traits pIeiris : Q,irn 3s ,,

régime sahélien

pointill& : ” tropical

341

32(

30(

2a

24

20(

180

16C

l4C

12c

8C

6C

4(

2(

0

1 I I I 1

km2 --c

Fig;3 Débit décennal pour des pentes R4 et une pluie décennale de IOOmm.

Si la pluie décennale de vingt quatre heures du lieu est égale B PlO mm, la valeur de la crue B considérer est alors :

QI0 = QlO * PlO mm ------ 100 I

1.3. ---------------------- - REMARQUES SUR LE TRACE

- On a parfois fait disparaître quelques irrégularités du tracé (notamment R2 P2 et R3 P2 sahélien).

- Pour le régime Sahélien, Messieurs RODIER et AUVRAY ne donnent leurs coefficients de ruissellement que jusqu'à des surfaces de bassins égales à 120 km2. Au delà de cette valeur, ils suggerent que la variation du débit 8ve.c la surface est linéaire, la borne 200 km2 étant fournie dans chaque cas. Cette borne est indépendante de la valeur PlO de la pluie dé- cennale du lieu (c'est celle qui figure sur les courbes). L'utilisation de nos abaques telle que nous l'avons indiquée signifie qu'au contraire la crue du bassin de 200 km2 est fonction de la pluie du lieu. Mais il n'est peut-être pas tout à fait injustifié de prendre cette petite liberté par rapport aux auteurs. On peut d'ailleurs facilement se ramener à la méthode qu'ils indiquent.

- Pour le régime Sahélien toujours, les valeurs du coefficient K caractéristique de la forme de l'hydrogramme dépendent de la surface du bassin mais aussi de la ltqualitéfl du ruissellement. La note de 1'O.R.S.T.O.M. propose pour les bassins "ruisselant particulièrement bien" des valeurs plus importantes de ce coefficient. Ainsi, comme il est suggéré dans cette note on a utilisé dans nos courbes les valeurs fortes du coefficient K pour les seuls bassins qui se classent dans la catégorie R4 P2. Il faut souligner toutefois que certains bassins du type R3 P2 ou R4 P3 peuvent si leur réseau de.ruissellement est particuliè- rement bien net et bien ramifié, mériter aussi une telle majoration. Celle-ci revient à multiplier les débits par 1,2 si la surface est inférieure a 25 km2, par 1,5 si la surface est de 50 km2, par 1,3 si elle est de 100 km2. Notons que l'emploi de ces coefficients K majorés amène à un tracé contestable : la majoration n'est pas prévue pour les bassins de 200 km2 ; le débit spécifique reste pratiquement constant pour des surfaces comprises entre 20 et 50 km2, il est divisé par 2 entre les surfaces 100 et 200 km2, (voir R4 P2 sahélien sur nos graphiques).

/... . . .

-8-

- En régime tropical, pour les catégories de pentes R2 et R3, il semble que l'étalement des valeurs des débits de crues avec les perméabilités des terrains n'est pas bonne. On trouve en effet les catégories P2 et P? bien proches, de même pour les catégories P4 et P5 ; la différence entre les catégories P3 et P4 étant par contre probablement exagérée.

- Si l'on compare les débits de crues en régime sahé- lien et en régime tropical, à égalité de pluie décennale, bien entendu, on constate que les valeurs les plus fortes sont obtenues dans les bassins sahéliens si les sols sont peu perméables et au contraire dans les bassins tropicaux si les sols sont perméables. Cette différence tout à fait logique, due en particulier a l'effet de la végétation, fait que les bassins sahéliens sont nettement plus sensibles à l'effet de la perméabi- lité des sols que les bassins tropicaux ; compte tenu de la difficulté de classer les bassins dans leur categorie P, on constate ainsi que l'évaluation des débits des crues est moins bonne en régime sahélien qu'en régime tropical.

1.4. - R=&UES SUR L'EMPLOI ,DE LA METHODE

1.4.1. - Choix des garamètres : ---------- ---------

On a vu que l'emploi de la méthode suppose connus cinq paramètres. de précision.'

Chacun d'eux n'est pas connu avec le même degré

- Pluie décennale du lieu PlO

La pluie décennale ponctuelle est relativement bien connue partout en Afrique de l'Ouest grâce en publications communes O.R.S.T.O.M. - C.I.E.H. P

articulier aux 2). Pour cal-

culer la pluie moyenne sur le bassin versant on applique à pluie ponctuelle un coefficient d'abattement A. D'après les

la

résultats d'une étude statistique sommaire, RODIER et AWRAY ont pu proposer une série de valeurs de A en fonction de la surface. Plus récemment, VUILLAUME (17) a proposé une formule définissant le coefficient d'abattement A en fonction de la durée de retour r de la pluviométrie annuelle P t!

luie considérée (années), de la mm) et de la surface S du bassin (km2) :

A=1 - 0.001 (9 lglOr - 0.042 P + 152) lgloS

-9-

C'est cette formule qui a été adopt6e dans les calculs de cette note ; en remarquant que le coefficient d'abattement varie assez peu en fonction de la pluviométrie annuelle P, nous avons retenu les formules suivantes (avec r = 10 ans).

A=1 - 0.136 lg,C S en zone sahélienne et subdéser- tique (P moyen 600 mm).

A=1 - O.ll? lglo S en zone tropicale (P moyen 1 200 mm).

Remarcwe.

La formule précédente repose sur une base expérimen- tale plus importante que ce dont on disposait dans les études antérieures : a ce titre elle permet de dégager l'influence de paramètres tels que pluviom6trie annuelle et durée de retour de la pluie mais d'une maniére probablement moins précise que ne le suggère sa formulation.

- Le régime climatique :

La frontière entre les régimes sahéliens et tropicaux est théoriquement bien nette et fixée par la pluviométrie moyenne annuelle. Mais la frontière des 800 mm est trop rigide et le choix du régime sahélien ou tropical est en fait plus ambigu. Il est préférable de considérer que la frontière est comprise entre 700 mm et 900 mm (comme en attestent certains bassins de Haute-Volta). C'est d'ailleurs dans ces régions particulièrement que, d'après RODIER et AUVRAP, se situent les bassins "Sahéliens" aux hydrogrammes pointus dont on a déjà parlé.

- Les pentes :

Quoique la règle consistant à éliminer dans les profils les 20 $ amont et les 20 $ aval soit quelquefois difficile à respecter dans la pratique avec les données topographiques dont on dispose, le classement des bassins dans une catégorie R ne souffre en général pas d'une grosse incertitude. C'est une chose heureuse d'ailleurs, le classement dans une catégorie de pente est en effet le plus important dans la y;;$;iff,e y ; la p ente est un paramètre essentiel.

2 et 3 mais l'importance du paramètre pente nécessite en particulier de ne pas oublier que la précision apparente des valeurs des débits décennaux obtenus est illusoire, le passage d'une catégorie R à une autre étant évidemment progressif.

/ . . . . . .

- 10 -

- Les perméabilités :

La ddtermination de la catégorie P est celle qui s'effectue malheureusement avec la plus grande incertitude. Il est en effet difficile de classer qualitativement les sols de tout un bassin versant sur une échelle peut-être trop Etalée. Quand un bassin est-il "assez imperméable" (PT), quand est-il "assez perméable" (P4) ? Or une erreur dans la détermination de la catégorie P, (même si elle est en moyenne moins grave que la dktermination de la catégorie R) entrafne une erreur relative sur le débit souvent égale à 100 $ et parfois plus.

- La surface du bassin versant :

Thdoriquement bien connue également, elle nécessite toutefois pour les petits bassins en particulier, de ne pas se limiter & une détermination sur carte au 1/2OO.OOOe.

Rappelons d'autre part, que dans l'étude des bassins de surfaces grandes ou moyennes, il importe d'analyser les divers affluents dont les surfaces peuvent être beaucoup plus petites mais les pentes beaucoup plus fortes de sorte que les crues exceptionnelles peuvent être dues a ces petits bassins pentus (ex : LOUDA dont la surface légèrement supérieure à 200 km2 peut être classé en catégorie R2 et qui a subi en 1975 une crue d'un débit certainement supérieur 8. 500 m3/s. Un massif montagneux proche de l'exutoire d'où coulent quelques petits bras de très forte pente semble responsable de cette crue catastrophique).

1.4.2. - Précision des résultats :

Des remarques précédentes, il ressort que l'apprd- ciation des paramètres est incertaine et ce, surtout en ce qui concerne la pente et la perméabilité. Si on note d'autre part comme l'ont déjà remarqué HLAVEK (16) et HENRY (9) que les erreurs relatives de chacun des termes intervenant dans le calcul des d6bi-k s'ajoutent, on constate que la méthode ne fournira pas a priori une grande précision sur la valeur des débits de crues décennales.

Par ailleurs, en supposant même que ces paramètres soient connus exactement, les abaques proposés par RODIER et AUVRAY ne présentent qu'un tracé "moyen" a travers un nuage de points expérimentaux et ainsi, chacune des courbes que

/ . . . . . .

- 11 -

nous avons tracées doit être considdrée en fait comme le centre d'une plage de valeurs possibles.

Hormis le projeteur trés averti, l'utilisateur pourra ainsi commettre facilement des erreurs de 50 à 100 $. Il impor- tera donc, dans la mesure du possible de tenir compte de cette incertitude sur les résultats lors de l'établissement d'un projet.

2- LA CRUE DU PROJET

Sauf dans certains cas particuliers, une durée de vie égale à dix ans est insuffisante. Faute de mesures suffisamment nombreuses, pour protéger un ouvrage contre une crue d'une durée de retour supérieure à dix ans, on convient généralement de majorer la crue décennale à l'aide d'un certain coefficient sans que nécessairement on ait une idée précise de la fréquence de la crue ainsi calculée.

- G. MATON (11) proposait de multiplier par 1,45 la valeur de la crue décennale pour évaluer la crue centenaire. Cette valeur est tenue maintenant pour trop faible.

- A l'heure actuelle, les ingénieurs suivent plus vo- lontiers les recommandations de 1'A.S.E.E.R. (Association Européenne d'Etudes d@Equipements Ruraux) (1) qui en 1963 pré- conisait de multiplier par deux la crue décennale pour obtenir la valeur d'une crue "exceptionnelle" qu'on peut appeler crue de projet (crue trentenaire ? centenaire ?>.

- On se propose, quant à nous de définir le coefficient majorateur à adopter à partir d'une estimation de la crue centenaire d'après la méthode du gradex de GUILLOT et DURAND (4) (5) (8).

2.1. - METHODE -------

L'hypothèse de base de la méthode est que le supplé- ment de pluie par rapport à une certaine valeur dont la durée de retour est grande ruisselle intégralement. Si la loi de probabi- lité des pluies de durées t données à une décroissance exponentielle (gradient exponentiel = gradex), on montre alors que la loi de probabilité des débits moyens sur la durée t est lVparall&le'l à celle des pluies (exprimées dans la même unité) pour les faibles probabilités de dépassement : le gradex des

/ . . . . . .

- 12 -

pluies est Egal au gradex des débits. Une fois obtenu le débit moyen, on calcule le débit de pointe de l'hydrogramme en admet- tant que le rapport R de ces quantités est constant.

Nous allons donc supposer ici :

a) - Que la mdthode est applicable au delà de la crue décennale. Cette hypothèse est bien entendu d'autant plus contestable que la perméabilit6 du bassin est plus forte : très vraisemblable pour un bassin dont le coefficient de ruissellement de la crue décennale est égal à 0,6, elle l'est beaucoup moins lorsque ce mgme coefficient est égal a 0,l. Nous nous limiterons donc aux perméabilités P2 et P3 de la classification précddente (Bassins "relativement imperm4ablesft selon les auteurs de la m&hode du gradex).

b) - Que la loi de probabilité des valeurs extrêmes des pluies a une décroissance exponentielle. Les études de ERUNET - MORET (2) (3) ainsi que quelques ajustements effectués en RAUTE VOLTA montrent que cette hypothèse est admissible.

4 - Que l'hydrogramme proposé par RODIER et AWRAY est applicable au calcul de la crue centenaire (dans la réalité les phénom8nes mis en jeu ne sont pas linéaires et les durdes caractkistiques des hydrogrammes peuvent varier notablement en fonction de l'intensité de la pluie).

d) - Que le rapport R de la valeur du débit de pointe au débit moyen sur la durée t retenue est égal au coefficient de pointe K adopté par RODIRR et AWRAY pour les hydrogrammes. En conséquence, nous choisissons un intervalle de temps t (pour la pluie comme pour la crue moyenne) égal au temps de base de l'hydrogramme. Il y a donc ici une incohérence théorique entre les diverses durées utilisées, le calcul de la crue décennale dtant effectué à partir de la pluie journalière et celui du "supplément de pluie" sur une durée différente. Cependant, sur le plan pratique, cette différence ne doit pas conduire à une erreur importante car les courbes intensité durée sont rapidement décroissantes (les averses ont en général une durée infbrieure a cinq heures et la pluviométrie est ainsi sensiblement constante pour des variations importantes de la durée).

4 - Que, pour une fréquence donnée, les hauteurs d'eau précipitées sont liées à leur durée par une loi de MONTANA h = hotn. D'après les études de BRUNET - MORET (3) et plus rdcemment celles de MOUNIS et WSONGI (12) sur les averses exceptionnelles en Afrique Occidentale et Centrale,

/ . . . . . .

- 13 -

le coefficient n ne dépend pratiquement pas de la durée de retour et présente une variation spatiale faible (et sans ten- dance systématique). On retiendra donc une valeur unique pour les pluies décennales et centenaires : n = 0.12. On vérifie ici par la faible valeur de ce coefficient que les courbes précipi- tations - durées sont très plates.

f) - Que le coefficient d'abattement est le même pour les crues décennales et centenaires : (la formule proposée par VUILLAUME permettrait de déceler des variations de l'ordre de 10 $ qui ne sont pas significatives). De toute façon le coefficient d'abattement est très certainement décroissant avec la pluviométrie et le coefficient retenu pour la Crue centenaire va ainsi dans le sens de la sécurité.

Dans ces conditions :

Si QlOO est la crue centenaire cherchée QI0 est la crue décennale tb est le temps de base du bassin exprimé en

heures PlOO est la pluie centenaire de vingt quatre

heures PlO est la pluie décennale de vingt quatre heures K, A et S les mêmes qu'auparavant Kr le coefficient de ruissellement de la crue

décennale

QlOO = QI0 + K*A*S (PlOO - PIO) tb

QlOO = Plo 1 + ("O;,; p'o) (tb/24)n I(r

2.2. - RESULTATS

2.2.1. - Le coefficient malorateur C : -------w--------w -----w-w-

La crue centenaire est donc déduite de la crue décennale par l'intermédiaire d'un coefficient majorateur

C = 1 + (PlO;,; P10) ($4)”

/ . . . . . .

- 14 -

L'étude du rapport (PlOO - PlO)/PlO en Afrique Occiden- tale (annexe) permet de constater que ce rapport est sensiblement constant et de retenir pour la suite de cette note les valeurs 0,45 en régime sahélien et 0,38 en régime tropical. Sur la figure 4 on a représenté la valeur du coefficient majorateur C en fonction du coefficient Kr pour diverses valeurs du temps de base tb. La signification de ce coefficient est probablement dou- teuse pour des valeurs de Kr inférieures à 0,3.

On constate que le coefficient majoratew proposé par MATON (1,45) représente un ordre de grandeur valable pour des bassins imperméables (Kr>O.6). Pour les petits bassins la valeur proposée par l'A.SEER (2.00) surestime les crues centenaires et particulièrement en régime tropical.

On vérifie d'autre part que les variations en fonction de tb ne sont pas très importantes (exposant n = 0.12 faible).

Enfin, on remarque que la distinction entre régime tropical et sahélien conduit à des différences peu importantes. Nous conserverons néanmoins cette distinction puisqu'elle existe déjà dans le calcul du débit décennal. Cette remarque nous permet cependant de constater que le rapport (PlOO - PlO)/PlO peut présenter des variations assez importantes sans que la valeur de C soit beaucoup modifiée et que les résultats obtenus sont donc également acceptables dans les zones de la côte occidentale pour lesquelles le rapport (PlOO - PlO)/PlO est plus élevé (cf annexe).

Remarque :

du gradex, En prenant une grande liberté par rapport à la méthode

nous avons calculé le coefficient suivant :

C’ = 1 + ““;,; “’ ($/24jn l+Kr

qui signifierait en gros que le supplément de pluie PlOO - PlO ruisselle avec un coefficient (1 + Kr)/2 intermédiaire entre Kr et l'unité.

En régime sahélien on obtient pour le rapport C!?/C

Kr 0,' 092 0,3 0,5 OJ 1.0

"/c ctb = 3 h) 0,65 0,75 0,81 o,go o,g5 1 .oo

Y/C (tb = 24h) 0,62 0,71 0,78 0,87 o,g4 1.00

/ . . . . . .

FI $4 4

Rapport entre la crue centenaire et la crue décennale en fonction du coefficient de ruissellement pour la ‘crue décennale et pour divers temps de base de I’hydrogramme

c= I t PIOO- PI0 (tb/24)“‘*

PI0 KR

régime sohélien PIOO- PI0 = o 45 1 PI0

Ci

I \ ’

-3 \ ‘q \ \\’

\y

\

--2 ’ -

I

F ! 9: ( 4 B

b = 72h b = 26h

b= 3h

‘KR

régime tropical p1oo - p’o =038 PI0

j KR

- 16 .-

Pour Kr supérieur à 0,3, les coefficients C et C!' diffèrent de moins de 25 $. On peut donc raisonnablement penser que le coefficient C défini dans ce paragraphe donne un ordre de grandeur valable du rapport QlOO/QlO pour Kr supérieur à 0,3 et que les approximations dues à la méthode du gradex sont assez précises en regard de celles rencontrées lors du calcul du débit décennal.

2.2.2. - Les débits centenaires : ----------------------

A l'aide de la méthode du gradex et en utilisant les valeurs moyennes annoncées plus haut pour n et (Pi00 - PlO)/PlO, nous avons calculé la crue centenaire correspondant à un lieu où la pluie décennale est de 100 mm, pour les terrains de perméabilité faible P2 et PS ainsi que P4 pour les pentes fortes (figures 5 et 6). On a représenté en pointillé les courbes telles que le coefficient de ruissellement pour la crue décennale est inférieur à 0,3. Comme précédemment on obtient la crue centenaire en multipliant le débit lu sur ces abaques par le rapport PlO mm/lOO.

On peut noter la nette diminution de l'effet des perméabilités sur le débit de la crue centenaire. Pour les régi- mes tropicaux en particulier, jouer aucun rôle.

la perméabilité semble ne plus

Il est probablement exagéré de ne plus accorder aucun effet aux perméabilités des sols sur les crues de faible durée de retour ; toutefois il semble utile de noter la diminution de leur influence. Ainsi des petits bassins du nord de la Haute Volta, aux sols sableux mais dont certaines crues sont surprenantes (ex. Markoye).

: SALMOSSI, petit barrage détruit près de

3 - LAMINAGE DES CRUES

Dimensionner un ouvrage évacuateur de telle manière qu'il puisse laisser passer la pointe de l'hydrogramme de la crue à l'entrée du réservoir de stockage correspond à un surdimensionnement.

Le réservoir joue un rôle de "tampon" de sorte que le maximum du débit Q eM à l'évacuateur est inférieur au m,Xi- mum de débit QcM de l'hydrogramme. On cherche ici à estimer de

/ . . . . . .

* 17 -

R;g;me sahél ien

6(3C

640

600

560

520

480

440

400

360

320

2t30

240

200

160

120

130

40

0

/ I / / / J /

R3 P2

R2

R3

R2

5 km2

2 5 10 20 50 100 200

P2

P3

P2

P3

P3

F;g 5 Débit centenaire pour une pluie décennale de IOOmm en régi me sahélien.

- 18 -

340.

320. 300. 28C.

260-

24C.

R4 nr\mml ! //A

2oc 180 160

14 r) 12’7

R2

/ R2 I -

p2

P3

p4

p2

p3

p2 p3

km2

Fig: 6 &bit centenaire pour une plgie dkcennale de 100mm en régime

tropi cal,

- 19 -

manière simple le rapport QeM/QcM entre ces deux débits pour pouvoir dimensionner l'ouvrage evacuateur.

Les paramètres intervenant pour fixer la valeur de ce rapport sont :

- Des paramètres géométriques définissant la réserve et l'évacuateur :

. S : la surface du plan d'eau lorsque les eaux arrivent au niveau de l'évacuateur ;

. L : la largeur de l'évacuateur ;

. La forme de l'évacuateur qui détermine son coefficient de débit "rn" ; la loi des débits sur l'éva- cuateur étant sup osée de la forme Q=mLhm h: seuil).

't ,hauteur d'eau au-dessus du

- Des aramètres définissant la forme de l'hydrogramme de la crue Qc (tjt Th' fini de paramètres,

eoriquement on ne peut à l'aide d'un nombre

tiser, définir un hydrogramme à moins de le schéma-

ce que nous faisons.

3.1. - SCHEMATISATION DES HYDROGRAMI'JES

Il importe de connaltre la forme des hydrogrammes des crues exceptionnelles contre lesquelles on a choisi de protéger les ouvrages.

Les hydrzgrammes dont on connait les temps de base et temps de montde grace à la note de MM. RODIER et AUVRAY (15) sont intitulés "hydrogrammes unitaires". Pourtant la note en question effectue le calcul des débits des crues exceptionnelles en adoptant ces temps comme caractéristiques des hydrogrammes de crues exceptionnelles. adoptés par les auteurs

Une étude détaillée des hydrogrammes à partir des données présentées par

DUBREUIL (6) montre que ceux-ci peuvent en fait être considérés effectivement comme typiques des crues exceptionnelles et non unitaires.

.

/ . . . . . .

- 20 -

Ainsi, nous construisons des hydrogrammes schématiques en trois tronçons linéaires respectant les données relatives a ces crues et déjà rencontrées auparavant :

- 'CM : débit maximum de pointe calculé précédemment

- tb : temps de base de l'hydrogramme.

- tm : temps de montée des eaux (voir figures 7 et 8) -H : rapport entre débit de pointe et débit moyen

de la crue.

La diminution du débit est représentée par une ligne brisée dont la première partie est constituée par le symétrique de la montée et la fin par une droite rejoignant la durée tb. Le changement de pente s'effectue à un débit Q dont la valeur est fixée par une relation exprimant que le débit maximum et le débit moyen de la crue sont dans un rapport K.

On montre en réalité que, dans les cas les plus cou- rants, la deuxième partie de la descente ne joue aucun rôle en ce qui concerne le rapport QeM/QcM, c'est ce qui nous a permis de ramener l'hydrogramme à une montée linéaire de durée tm et une descente symétrique. me sont alors : Q

Les paramètres définissant l'hydrogram- CM et tm'

La crue exceptionnelle dont le débit maximum est égal à Q M est théoriquement provoquée par une pluie uniforme dont la $urée est égale au temps de montée t On sait que les pluies de même fréquence mais dont les durées Sont supérieures à t, une intensité moindre et provoquent des débits maxima de

ont

.crue inférieure à Q ci est moins fort eF"il

Toutefois l'effet du laminage sur celles- importe de rechercher la valeur QeM la

plus importante a-près laminage, aussi avons-nous considé- ré également des hydrogrammes schématisés par une forme

/ . . . . . .

- 21 -

t tm

9h

8h

7h

6h

5h

4h

3h

2h

Ih

9h

8h

7h

6h

5h

4h

3h

2h

Ih

Fig:7 Temps de montée - Régime sahélien

, 1’ A’ 1’

,

Fig:O Temps de montie- Régime tropical

- 22 -

trapézoTdale :

- Montée des eaux de durée tm - Valeur maximum du débit Qcm depuis le temps tm jus-

qu'au temps t, - Descente des eaux symétrique de la montée.

Cet hydrogratnme représente théoriquement une crue provoquée par une pluie uniforme dont la durée est to.

Le débit QcM est lié au débit maximum Qc de la crue ' et aux temps t, et t, si l'on admet que la loi de Mr 'IONTANA s'applique aux pluies considérées et si d'autre part on consi- dère pour simplifier, que les débits maxima QcM et Qc, sont pro- portionnels aux intensités des pluies qui les provoquent :

& CIIl

t. ’ - n = QcM x tm 1 - n

/ . . . . . .

- 23 -

3.2. - CALCUL DE L'EFFET DU LAMINAGE

Soient donc :

m le coefficient de débit de l'évacuateur L la largeur de l'évacuateur h la hauteur du plan d'eau au-dessus du seuil du

réservoir S la surface du plan d'eau lorsque les eaux arrivent

au niveau de l'évacuateur g l'accélération de la pesanteur.

Le débit instantanné au-dessus de l'évacuateur est donné par la relation :

(1) Qe=mL Gh 312

La différence entre les débits d'entrée Qc et de sortie Qe provoque une variation dh du niveau du plan d'eau pendant l'intervalle de temps dt ; S étant supposée constante lorsque h augmente :

(2) S dh = (Q C

- Q,) dt

après le changement de variables suivant :

Qe = g L5 Q d--

Qc = g L5 Q' f--

t S =

J

T (2m2) "' g L3

Les équations (1) et (2) donnent :

(3) - /[

les divers Cette équation (3) a été intégrée numériquement pour

hydrogrammes décrits précédemment sur lesquels on a

/ . . . . . .

- 24 -

préalablement normalisé les débits de crue grâce à la forme particulière de l'équation (3). (cf référence nP 7).

3.3. - RESULTATS

On a pu mettre en évidence le rôle d'un paramètre adimensionnel unique que nous appelons Xo, pour déterminer l'effet d'un laminage sur les crues dont les hydrogrammes sont triangulaires ou trapézoïdaux.

x0 = m2*g. L2* Qc,. t,3

s3

L'effet de laminage est évalué sous la forme d'un coefficient : Q~M/Q,M (débit maximum à l'évacuateur / débit maximum de la crue triangulaire).

Pour plusieurs valeurs, choisies à priori, du coefficient n de la loi de MONTANA, nous avons calculé l'effet du laminage sur la crue triangulaire mais aussi sur les crues trapézoïdales qui s'en déduisent :

' tm l-n

cm = QcM t_ ; dans chaque cas, il existe un hydrogramme le plus"défavorable, c'est-à-dire tel que le débit à l'évacuateur à une valeur maximale, c'est cette valeur que nous f-7 appelons ueM'

fonction MONTANA.

La figure 9 permet d'obtenir directement QeM/Qrmx en de log

&? Xo pour une valeur donnée du coefficiei

Le tra _- - correspondant à n = 0,12 est à adopter 8 n--de

en Afrique Occidentale compte tenu des résultats déjà énoncés de MOUNIS et MANSONGI (12).

3.4. - REMARQUES

Les schémas utilisés ont une validité limitée dans le cas des très forts laminages. En effet, on surestime l'effet du laminage lorsque le débit trouvé QeM est inférieur a la valeur Q, où commence la décroissance moins rapide du débit de la crue :

tb - K tm Q=+- +- 3-b

/ . . . . . .

t

Q~/QcM % - 25 -

80

- -4 -3 -2 -1 0 I 2 3 4

FIG :9 Effet du laminage (exprimk en pourcentage par rapport a la crue la plus fortejpour diverses valeurs du coefficient n de Montana ,

FIO!

validité de I’hydrogramme ue triangulaire

Q/QcM% Limite de

70

60 .

50.

40

4- *‘--tr opica I

---,mllllt 4

\ \

30

20

10 -

0. I 5 10

\ \

N. sa hélie,n

Skm2

50 100

- 26 -

On donne (figure 10) les limites de validités de notre étude schématique. Lorsque QeM/QcM trouvé est inférieur à la valeur Q/Q~N de la figure 10, il y a lieu d'être prudent quant à la ValeUr QeM trouvée. C'est en fait un cas relativement peu fréquent.

- Le paramètre Xo montre bien llimportance de chaque paramètre quant à leur efficacité sur le laminage. Ainsi la surface du bassin S et le temps de montée t puissance 3 sont les paramètres essentie f

, tous deux à la s. Les bassins de pen-

tes faibles, ayant les temps de montée les plus longs subissent donc les laminages les plus faibles ; ce sont par ailleurs ceux dont les débits de crue sont les plus faibles. Le laminage des crues a donc un effet légèrement égalisateur sur les débits à prévoir pour les évacuateurs.

4 - DEUX EXEMPLES PRATIQUES DE DIMENSIOEJN3FIENT

4.1. - SUPPOSONS UN BARRAGE SITUE PRES DE KOUDOUGOU EN _-_-------------------------------------------- HAUTE-VOLTA (NAI'TORO) - ---e--------

- La surface du bassin versant est égale à 38 km2 - les pentes sont faibles (type R2) - les perméabilités sont faibles (évaluées en catégo-

rie P2) - la pluviométrie annuelle est d'environ 800 mm - la pluie décennale de vingt quatre heures est égale

à 110 mm - la Crète du barrage est située à la côte + 4,25 m,

le déversoir doit être situé à la cote + 3 m telle que la surface du plan d'eau au niveau de ce déver- soir est égale à 62 hectares.

Quelle doit être la largeur du déversoir pour qu'il y ait une revanche de 0,5 m pour la crue centenaire.

a> - Crue décennale :

On considère que le régime climatique est du type sahélien (plus sévère).

/ . . . . . .

- 27 -

R2 P2 à 38 km2 QPO = 30 m3/s (figure 1).

QlO = 30 xG= 33 m3/s.

b) - Crue centenaire : la figure 5 permet de lire :

R2 p2 à 38 km2 QTOO = 70 m’3b.

QlOO = 70 a E = 77 m3/s = QcM

d - Effet du laminage :

Le temps de montée des eaux est d'environ 8 h 30 (figure 7). Supposons à priori la largeur du déversoir égale à 40 m.

m2 x0 =

x g x L2 x Qc, x tm3 = (0,4)2x10x(40)2x77x(8,5x~600)3

S3 (62 104)3 .

log x0 teiQcM

1 AP;; (figure 9)

e = 0185 x 77 = 64 m3/s.

Pour évacuer un tel débit avec une lame d'eau de 0,75 m il faut un déversoir mesurant 55 m de long (Si m = 0,4).

Il faut reprendre l'étude pour 1 = 55 m.

L log x0 'e"cM 'e L'

40 1,37 0,83 64 55

IT*

55 1 ,65 0,87 67 57

57 1,68 0,87 67 57

/ . . . . . .

- 28 -

Un déversoir de 57 m est nécessaire pour évacuer la crue centenaire dans les conditions requises. On vérifie sur la figure 10 que l'effet de laminage obtenu (87 5) est bien situé dans le domaine de validité de l'hydrogramme schématique triangulaire :

Pour R2 P2 sahélien à 38 km2 ce schéma est valable tant que Q,/Q,, ) 40 %.

4.2. - SUPPOSONS QUE L'ON VEUILLE CONSTRUIRE UN BARRAGE SUR LE BASSIN VERSANT AINSI DEFINI.

- Sa surface égale à 7 km2 - Ses pentes sont du type R3 - Ses perméabilités sont évaluées en catégorie P3 - La pluie décennale du lieu est d'environ 115 mm.

Le régime est tropical.

Par souci d'économie on veut limiter à 30 m la largeur du déversoir de ce barrage. Sachant 9ue la Crète de la digue est à la côte + 5 m. On cherche quelle cote donner au déversoir pour aue la revanche soit toujours de 0.5 m sachant au'à la cote + 5 m le plan d'eau a une surface de 15 hectares et qu'à la côte + 4 m, il a une surface de 25 hectares.

a) - Crue centenaire :

La figure 6 permet de liré Q"100 = 35 m3/s

QlOO = 35 x $$ = 40 m3/s = QcM

b) - Etude du laminage :

Le temps de montée des eaux est de 2 h 15' (figure 8). S'il n'y avait aucun effet de laminage pour évacuer 40 mT/s sur un déversoir de 30 m il faudrait une hauteur h = 0,82 m. La cote du déversoir serait d'environ + 5,00 - 0,8 - 0,5 = + Y,7 m à cette cote la surface du plan d'eau est de 22 hectares (interpolation linéaire).

L'effet du laminage est alors calculable à l'aide de la figure 9.

/ . . . . . .

- 29 -

Cote m 3 3*7

Cote m S hect. S hect. log x0 log x0 'eiQcM Qe 'eiQcM Qe h h Cote Cote

3*7 22 22 0,46 0,46 0,65 0,65 26 26 0,62 0,62 3,9 3,9 m m

399 24 24 0,34 0,34 0,63 0,63 25 25 0,60 0,60 3,9 3,9 m m 1 3,9

Le déversoir est à caler à la cote 3,9 m.

On vérifie que l'effet de laminage obtenu (63 %) est compatible avec la limite de validité du schéma triangulaire qui est précisément atteinte lorsque Q,/Q,, = 63 $ (figure 10).

- ==o(-)== -

- 30 -

ANNEXE

Etude du Rapport (PlOO - PlO) /PlO

D'a rès P

BRUNET'- MORET (rapport (2) - rapport de synthèse 1968 , la pluviométrie journalière en Afrique Occiden- tale est assez bien représentée par une distribution f' incompléte :

Prob (Pluie<P) = F. +

= F(P) = F, + (1 - Fo) G(P)

u =(P-P,) /s variable réduite de la loi r(P paramètre de posi- tion pris égal à 0 mm, s paramè?re d'échelle).

FO Paramètre de tronquage. Théoriquement ce paramètre mesure la probabilité d'avoir une pluie inférieure? à un seuil donné (en adoptant la valeur de la quan- tité minimale mesurée en pluviométrie 0,l mm, on mesure le nombre de jours secs). En pratique le calcul par la méthode des moments conduit à des valeurs de F, légèrement inférieures aux valeurs observées.

Paramètre de forme. Ce paramètre a assez peu d'influente sur les valeurs de PlO et PlOO. Par ailleurs il est sensiblement constant et de l'ordre de 0,70 à l'Est du méridien l4O W et varie de 0,40 à 0,70 a l'Ouest de ce méridien. . .

La pluie de récurrence n années à une fréquence jour- nalière de dépassement 1/365 n (*) et donc : F(P100) = 1 - 1/36 500 , F(P10) = 1 - 1/3 650.

/ . . . . . . ---------------------~~~~~~~~~~~~~-~~~~~-~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

(*) On pourrait adopter une définition différente pour la pluie de récurrence n années, celle du maximum annuel de probabi- lité de dépassement l/n. Cependant ces deux définitions conduisent à des valeurs identiques de la pluie dès que n est supérieur à 5 ans.

- 31 -

La relation Q chaque valeur

(P> = (F(P) - F,)/b - F,)permet de calculer pour de F

? les valeurs G(P100) et G(P10) dont on déduit

(tables de la , font ion r ) les valeurs correspondantes de la &riable réduite uloo et yo soit :

=====e==~I==---rr-zzz&z= ---L-c-rccI---I==~=----==c--== ! *o ! ’ ! ! 0,50 ; 0,70 i 0,90 ;

! 0995 , . . .

! !

G(P10) io.999452 iO.999087 ; 0.99726 !

. . io.99452 ( . ! !

G(P100) ;0.9999452 iO.9999087 ; 0.999726 ;CL999452 ; . . . .

c

i ! 1 I ! ulo , 5.58 i 5.11 ; 4.12 . ; 3.50 ; . ! Yo0 ! 7.71 ! 7.24 ! 6.22 ! 5.58 !

II =0,4 ;

i

! ! ! ! ! . ! ! ! 1

uloo f ulo !

! PlOO - PlO ! ! ! PlO =

ulo ; 0.38 i 0.42 . !

0.51 . ; 0.59 !

i ! ! ! !

f

f ! ! YO

; 6.64 ; 6.15 !

; 4.43 !

! 5.09 !

; 8.86 1 t

8.37 ; 1 uloo ; 7.30 6.64 ;

. ! ! ! 1 ! !

I ! PlOO - PlO ! PlO ; 0.34 ; 0.36 ; 1 0.43 ; 0.50 ! 1

t! ! ! -------------------------------------- ! ! ! --------------------==---==============================

Par ailleurs, ainsi calculés,

afin de situer géogra hiquement on peut rappeler le résultat P grossier)

les rapports déduit du

rapport (2) liant la pluviométrie moyenne annuelle p à F,.

IF (mm> 1 100 500 1.000 1.500 I

I FO I 0.96 0.88 0.79 0.69 I

De cet ensemble de résultats, on peut déduire que le rapport(P100 - PlO)/PlO varie à l'est du méridien 14O W entre 0,40 et 0,50 en zone sahélienne et subdésertique, et entre 0,35 et 0,40 en zone tropicale. A l'ouest de ce méridien, il augmente jusqu'aoaigeindre les fourchettes respectives de 0,46 - 0,60 et 0,41 , .

/ . . . . . . .

- 32 -

Nous retenons dans cette note les deux valeurs 0,45 et 0,38 qui peuvent être considérées comme caractéristiques moyennes des deux régimes pluviométriques. A l'ouest du méridien 14O W il conviendrait de majorer ces coefficients mais l'incidence sur les résultats serait mineure et sans commune mesure avec les approximations de cette note.

-o-=-=-=-=-=-o-

- 33 -

BIBLIOGRAPHIE -------,S--L---=

(1)ASEER

(2) BRUNET-MORET

(3) BRUN-ET-MORET

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Application de la méthode du gradex à l'estimation des crues de faible fréquence. Division hydrologie - Juillet 1972.

Recueil des données de base des bassins représentatifs et expérimentaux. Années 1951 - 1969. ORSTOM 1972.

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- 34 -

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- 35 -

PREMIERS RESULTATS DES FORAGES DESTINES A L'ALIMENTATION EN EAU DES VILLAGES REALISES

DANS LE BIRRIMIEN DE LA COTE D'IVOIRE

- CAMERU Jacques - Ingénieur des Travaux Publics - Directeur du Service Autonome de 1'Hydraulique en Côte-d'Ivoire.

- FABY Jean-Claude- Ingénieur hydrogéologue chef de la section hydraulique villageoise.

- HAUBERT M. - Ingénieur hydrogéologue responsable de chantier de la Boucle du Cacao.

D'avril 1975 à avril 1976, 150 forages ont été réalisés dans les formations birrimiennes de la Côte-d'Ivoire. Ces forages sont situés pour une faible part au nord du pays, dans les régions de Korhogo et Boundiali où 13 forages représentant moins de 10 % du total ont été réalisés et surtout au sud, dans la région de la "Boucle du Cacao" où la majorité d'entre eux, soit 137 ont été exécutés. Leur réalisation s'inscrit dans le cadre du Programme National d'Hydraulique villageoise qui prévoit la création de 7.200 points d'eau pour l'ensemble du pays, de 1975 à 1980. Ce programme financé d'une part au moyen d'une surtaxe ajoutée au prix de l'eau vendue aux consommateurs urbains et d'autre part grâce à certains organismes internationaux tels que le Fonds Euro- péen de Développement et la Banque Mondiale, est dirigé par la section d'hydraulique villageoise du service autonome de l'hydraulique humaine, (SAH) dépendant du Ministère du Plan. Il est exécuté sur le terrain par la Société Nationale Ivoirienne de Forages, la FOREXI et localement par une société privée la FORACO opérant essentiellement dans la région de la "Boucle du Cacao", au sud du pays.

Tous les points d'eau créés dans le cadre défini plus haut doivent être situés dans les villages ou à proximit6 immé- diate afin qu'ils soient susceptibles d'être utilisés en perma- nence par les villageois, plus ou moins pollués.

de préférence aux marigots toujours

/ . . . . . .

- 36 -

a* b*

Ez? BASSIN COT: SEDIMENTAIRE LE.,; 1’

1 ) ROCNES GRENUES ECHELLE:

m BIRRIMIEN

0 Uh

FIG.1 - ESOUISSE GEOLOGIQUE DE LA COTE D’IWIIRE

- 37 -

En dehors du bassin côtier sédimentaire d'Abidjan, d'extension limitée qui ne couvre que 3 $ environ de la superficie- du pays, le sous-sol de la Côte-d'Ivoire est constitué par des. roches grenues (granites

I diorites), parfois métamorphiques (gneiss,

migmatites ou leptynites se trouvant B relativement faible profondeur sous la carapace latéritique. Ces roches constituent des massifs alternant avec des bandes généralement étroites orientées du nord-nord-est au sud-sud-ouest, fortement plissées et parfois redressées a la verticale, constituées de gr&s, de schistes, de sédiments volcano-détritiques et de laves ayant subi un mdtamor- phisme plus ou moins intense, désignés sous le nom de BIRRIMIEN.

Le Birrimien (Bib. 3) couvre un peu plus de 25 $ de la superficie de la C8te-d'ivoire - (fig. 1).

Les recherches d'eau souterraine déjà réalisées en AFRIQUE, dans des formations semblables ont montré que les phéno- mènes d'altération jouaient un rôle prépondérant dans les zones où le sous-sol est constitué par des roches grenues, alors que les phénoménes tectoniques bien qu'ayant une distribution a peu près égale sur l'ensemble du socle cristallin (Bib. 4) semblent jouer un rôle primordial dans la zone du BIRRIMIEN (Bib. 1 et 2).

Le nombre restreint de forages réalisés à l'heure actuelle dans le BIRRIMIEN du Nord du pays ainsi que leur dispersion géographique ne nous autorisent pas à tirer des conclusions défini- tives des rkzltats obtenus. Aussi nous contenterons nous de les comparer avec les résultats beaucoup plus nombreux et significatifs obtenus dans la "Boucle du Cacao" au sud du pays.

Les 137 forages réalisés en diametre 6 a 8 pouces dans la "Boucle du Cacao" représentant 8346 m forés se répartissent en 113 forages positifs, chacun d'eux débitant plus de 500 litres a l'heure pour 6656 m forés et 24 forages négatifs pour 1690 m forés.

La proportion des forages positifs dépasse par consé- quent 80 $ et la profondeur moyenne des forages réalisés est de 61 m, celle des forages positifs étant de 59 m et celle des forages négatifs de 70 m. Les forages productifs sont équipés de tubages en PVC de diam8tre intérieur 5 pouces.

Etudiée sur la totalité des forages positifs (333 valeurs), 1% distribution des venues d'eau avec la profondeur sous le sol, illustree par la figure II permet de constater que 71,5 $ des venues d'eau se produisent entre 30 et 60 m de profondeur ; cette tranche de terrain correspondant tr8s souvent aux trente premiers

/ . . . . . .

- 38 -

mètres de roche saine où comme l'indique la figure III, 75 $ des venues d'eau ont été observées.

m

24

tc

16

IC

5

C r” 0,s

0 10 20

IO,5

La.3

25,6

e

, 40 50

19

-=-\ 0,s

0 80 90

Profondeur sous le sol (m) . - Distribution des venues d'eau avec la profondeur

J333 valeurj,

Par contre, (dans les trente premiers métres sous le sol au delà. de 60 m, les pourcentagesTdes venues d'eau sont ramenés .

respectivement à 13,s et 15 6. Parallélement, 15,5 % des venues d'eau se produisent dans la tranche de terrain située entre 30 et 40 m sous le toit de la roche saine et seulement 9 % au-delà de 40 m.

. ..//...

- 39 -

30

20

10’

0

I 10 20

15.5

7

2 1 c

0 40 50 60

Profondeur des venues d'eau par rapport au toit de la roche saine (m)

Fig. III - Répartition des venues d'eau dans la roohe saine

décomposés Sous une couche d'altération constituée par des schistes

très argileux dont l'dpaisseur peut varier de quelques mètres à 90 m mais s'avère dans prés de 50 $ des cas, comprise entre 20 et 40 m ; les forages ont rencontré soit des schistes sains durs, soit des grès ou des quartzites très durs.

L'étude statistique réalisée sur les 333 venues d'eau recensées (Tableau 1) a montré que la majorité des venues d'eau (66,5 $) ont lieu dans les schistes sains. Par contre, le d6bit moyen observé dans 6 forages arrêtés dans la zone d'altération atteint près de 5 m3/heure alors qu'il ne depasse guère 3 1ti3/- heure dans les schistes (53 forages) ou les grès (14 forages) la moyenne générale des débits obtenus Btant comprise entre 3 et 4 m3/heure.

/ . . . . . .

- 40 -

Forages arrêtés dans la zone d'alteration

Forages arrêtés dans les schistes sains

Forages stoppes dans les gres ou les quartzites

Nombre de $ des venues d'eau forages (SUT 333)

6 13,5

53 66 9.5

14 I

20

Tableau 1 - débits moyens et pourcentage des venues d'eau observés dans les différentes formations du BIRRIMIEN.

Cependant la traversée et l'exploitation de la zone d*altération par des forages de petit diamétre pose des problèmes techniques (éboulements, resserrements de terrain qui rendent ex- trêmement difficile et hasardeux l'équipement du forage. En outre, l'eau extraite à ce niveau reste généralement très chargée en particules argileuses à l'issue des essais de pompage. C'est pour- quoi il est apparu plus prudent d'une part de renoncer B capter les venues d'eau parfois abondantes qui se produisent lors de la traversde de la zone d'altération et d'autre part d'isoler systé- matiquement la roche altérée par tubage et cimentation.

Comme l'indique le tableau NQ 2 prenant en compte les résultats de 63 forages productifs, 27 faibles débits (compris entre 0,5 et 3,5 m3/h), 6 dGbits moyens (compris entre 3,5 et 5 m3/h et enfin 8 débits élevés (compris entre 5 et 8 m3/h ;

Débits compris 0 à 50 m 50 à 70 m 70 à 80 m entre 0,5 et 3,5 m3/h (faibles) 9 27 8

Débits compris entre 3 5 et 5 m3/h (moyensj

1 6 0 7

Débits compris entre 5 et 8 m3/h 2 (dlevés)

TOTAUX........ 12 1 41 I 10

Total

44

12

63 b

Tableau no 2 - Repartition des débits d'exploitation nar tranches de nrofondeur sous le sol.

. . . / . . .

6 débits moyens (compris entre 3,5 et 5 m3/heure et enfin 8 DBbits élevés (compris entre 5 et 8 m3/heure ce qui fait au total 41 débits sur 63 soit 65 $ de l'ensemble ont été obtenus a des profondeurs sous le sol comprises entre 50 et 70 m.

Ce résultat est largement confirmé par le tableau nQ 3 qui montre que sur un total de 44 forages dont la profondeur est comprise entre 50 et 70 m, 41, soit près de 93 $ sont positifs.

Profondeur des forages forages négatifs forages positifs

Nombre % Nombre %

10 à 50 m 6 35 11 65

50 à 70 m 3 7 41 93

70 à 90 m 4 27 11 73

TOTAUX 13 63

Tableau no 3 - Fréauence des succès et des échecs en fonction de la profondeur des forages sous le sol.

Comme le souligne la figure IV, une analyse portant sur les 113 forages positifs permet de constater que 30,3 % des venues d'eau ont été observées lorsque la couche d'altération avait une épaisseur comprise entre 20 et 30 m et environ 80 $ lorsqu'elle est comprise entre 0 et 40 m. Inversement on constate que lorsque l'épaisseur de la couche d'altération dépasse 30 m, la fréquence des venues d'eau diminue très rapidement et enfin, qu'au-delà d'une épaisseur de 60 m d'altération, la probabilité de trouver de l'eau dans un forage devient pratiquement nulle.

. . . / . . .

17 5

-I 30,I

0 10 20 30 40 50 60 70 80

épaisseur de ltaltération (m)

Fig. IV - Fréquence des venues d'eau dans la roche alt&rse et d.,ms la roche saine en relation avec l':;As- -- -- -- seur d'alt6ration. -.

Sur la fig. V, il apparait clairement q,ue la moyenne des débits obtenus est inversement proportionnelle à l'épaisseur de la couche d'altération, cette moyenne passant de 5 mT/heure pour une épaisseur d'altération de 10 m à 1,5 mT/heure pour une Epaisseur d'altération de 70 à 80 m,

0

4

3

2

I

C

S*I

3,l

3.9

3,s

--J-+-L 111_1 10 )-

0

Fia. V - tipaisseur de 1'altCration (m)

Variation de la moyenne des ddbits obtenus en fonction de l'épaisseur de la couche d'alteration.

3.3

, 2,4 ,

1,8 ‘, 1.5 ~

Dans les régions de SEGUELA, BOUNDIALI et KORHOGO au Nord du Pays, 11 forages sur les 13 réalisés pour un métrage total de 586 m se sont avérés positifs. Les valeurs moyennes des résultats obtenus, groupées dans le tableau no 4 sont particuliè- rement satisfaisantes, le débit moyen étant de 5 m3/h, pour une profondeur moyenne ne dépassant pas 45 m.

I Pourcentage de réussite I 83 $ I I Profondeur moyenne des forages I 46 m 1

I Débit moyen obtenu I 5 msj/heure I

I Epaisseur moyenne de l'altération I 20 m l

Tableau no 4 - Principaux résultats obtenus dans le Birrimic du Nord de la Côte-d'Ivoire.

De plus, la roche saine de nature souvent schisteuse peut à la différence du Sud du pays, être localement constituée de quartzites durs sub-affleurants et pratiquement imperméables, responsa- bles des deux échecs rencontrés ou bien de roches éruptives. En fin, les débits observés sont localement très élevés, atteignant 18 mT/heure au voisinage de la zone de contact entre le Birrimien et le granite.

En conclusion, les résultats des 150 forages réalisés dans les formations birrimiennes de la COTE D'IVOIRE sont très satisfaisants, 124 d'entre eux, soit 83 5 ayant fourni un débit exploitable compris entre 0,5 et 18 m3/~w~e. En ce qui concerne la région de la Boucle du Cacao, la mieux connue, la moyenne des débits obtenus est comprise entre 3 et 4 m3/heure. .,t

Dans ce secteur, la campagne réalisée a montré tout d'abord que la zone la plus favorable pour le captage des eaux souterraines se situait entre 50 et 70 m de profondeur sous le sol. Ensuite il est apparu qu'il existait une relation entre l'épaisseur de la couche d'altdration argileuse et la frsquence des venues d'eau, celle-ci dininuant très rapidement lorsque l'épaisseur de la couche d'altération dépasse 40 m et devenant pratiquement nulle à partir de 60 m, le colmatage argileux des fractures ou fissures de la roche saine paraissant être propor- tionnel à l'épaisseur.de la couche d'altération argileuse. Enfin, compte-tenu des difficultés rencontrées pour &quiper les forages captant les venues d'eau parfois importantes apparaissant dans la couche d'alt&ation du Birrimien, il s'avère nécessaire de l'isoler systématiquement au moyen d'un tubage cimont et

/ . . . . . .

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de capter uniquement les venues d'eau apparaissant dans la roche saine et circulant grâce aux fissures qu'elle comporte.

Il semble donc exister dans le Birrimien de la "Boucle du Cacao", un ou plusieurs acquifères exploitables, s'étendant sur plusieurs centaines de kilomètres carrés, en relation avec les eaux du principal fleuve, le N'ZI.

Dans le Nord du Pays, les quelques forages réalisés ont fourni des résultats trés encourageants, la moyenne des débits atteignant 5 mg/heure avec un maximum de 18 m3/heure à proximité de la zone de contact du Birrimien et des granites.

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BIBLIOGRAPHIE

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2- BISCALDI R. Etude statistique des forages et carte hydrogéo- logique des régions à substratum éruptif et métamor- phique en Afrique Occidentale. CIEH OUAGADOUGOU.

3- TAGINI B. Esquisse structurale de la COTE-D'IVOIRE - essai de géotectonique régionale - thèse Fac. Sciences - Université de LAUSANNE 1971 - SODEMI ABIDJAN.

4- GUIRAUD R. et LENK P. sur l'intérêt majeur des zones de failles dans le socle métamorphique et éruptif de l'Afrique Occidentale - CIEH 8éme réunion du Conseil Journées techniques 8 au 16 Décembre 1975 06AGADOUGOU.

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NOUVELLES BREVES - -=-=-=-=-=-=-=-=-

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LISTE DES PUBLICATIONS RECENTES DU C.I.E.H.

S~ERVICE HYDROLOGIQUE. République de Côte-d'Ivoire ; precipita- tions journalières de l'origine des stations à 1965. Paris, SEAE/CIEH LT97'g 667 p. tabl.

SERVICE HYDROLOGIQUE. République du Sénégal ; précipitations journalières de l'origine des stations à 1965. Paris, SEAE/CIEH. fi9757 8'71 p. tabl.

SERVICE HYDROLOGIQUE. République du Dahomey ; précipitations journalières de l'origine des stations à 1965. Dar@ SEAE/CIEH fi9'7fl. 521, 1 p. tabl. bibl.

SERVICE HYDROLOGIQUE. République du Mali ; journalières de l'origine des stations à 1965. SEAE/CIEH fig7g. 1081 p. tabl.

SERVICE HYDROLOGIQUE. République du Niger ; précipitations journalières-de l'origine des stations à 1965. Paris, SEAE/CIEH. f19757 505 p. tabl.

SERVICE HYDROLOGIQUE. République du Tchad ; précipitations journalières de l'origine des stations à 1965. Paris, SEAE/CIEH. fï9727. 643 p. tabl.

GRESILLON J.M., P. HESTER et J.P. LAHAYE. Note sur le dimensionnement des ouvrages évacuateurs de crues en Afri ue de l'ouest sahélienne ou tropicale. fluagadougou ? 1977 1 4 21 p. + annexe. graph,, tabl. bibl.

PRAT J.C. Principes de protection des eaux contre les déchets radioactifs. Ouagadougou, CIEH, 1975. 63 p. XVIII, ill., tabl. bibl.

BENAMOUR A. Les moyens d'exhaure en milieu rural. Ouagadougou, CIEH/BANQUE MONDIALE, 1977. 71 p. g phot. tabl. bibl.

FOREST F., P. LABEYRIE, P. MORANT. Expérimentation des moyens de production de compost enrichi et d'énergie en milieu rural. Résultats et perspectives. fiaria CIEH/IRAT. Station de Recherche Agronomique de Saria. f1977 ‘?? gp.

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BRGM. Carte de planification des ressources en eau souterraine des Etats Membres du CIEH de 1'Afri ue Soudano-Sahélienne. Ressources des acquifères. firleans 1976. cartes en coul. 4 en 3 feuilles. 96 x 102 cm ; 30 x 22 cm pliées. Echelle 1/500.000.

BURGEAJ?. Evaluation du débit d'éxploitation des puits dans les régions à substratum cristallin d'Afrique Tropicale. Rapport de synthèse.f&agadougou, 1974-1977 ?J. 39 p. + annexes. cartes, ill., bibl.

UNGEMACH BP. Alimentation en eau de la ville de Zinder. Simulation sur modèle mathématique de la nappe de Gogo. Orléans, BRGM, 1976. 2 vol. :-texte.-annexes. cartes, ill., bibl.

C.I.E.H. Etude des moyens de production de pluie provoquée. Expérimentation en Haute-Volta, années 1974-75-76. Ouagadougou, 1977. fi27 p. cartes, ill., tabl.

FOREST F.Le47 J.F. POULAIN. Etude du ruissellement et de ses consé- quences au niveau du bilan hydrique des cultures pluviales en sol à faible profondeur d'enracinement. flaria ?7 CIEH/IRAT. Station de Recherches Agronomiques de S&a, Région Centre Haute-Volta. fi9717 5 p., ill..

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9EME REUNION DU CONSEIL DES MINISTRES

DU C.I.E.H.

La prochaine réunion du conseil des ministres du C.I.E.H. se tiendra à LOME du 23 novembre au ler décembre 1977.

Le 23 et 24 novembre auront lieu les journées techniques pour lesquelles les thèmes de discution proposés sont les suivants :.

1) - La Tarification d'eau dans les réseaux urbains et les Centres secondaires.

2) - Les Impluviums, leur conception, leur utilisation pour l'alimentation en eau des petites collectivités.

3) - L'Informatique au service des techniciens.

4) - L'Amélioration du comportement hydrique du sol dans la zone soudano-sahélienne en culture pluviale.

5) - L'Amélioration des conditions de vie en milieu rural (énergie utilisables, moyens d'exhaure, hygiène et santé... 1.

6) - La Fluctuation des niveaux de nappe (besoin des états, conception d'un programme de surveillance...).

7) - Communications techniques diverses.

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CATALOGUE DU CENTRE DE DOCUMENTATION DU C.I.E.H.

Ce catalogue en cours d'édition concerne surtout les sujets relatifs aux ressources en eau et a l'utilisation des terres agricoles. Parmi les disciplines les plus importantes citons : l'hydrologie, l'hydrogéologie, la météorologie, l'élevage, la sylviculture, la pêche, la pédologie, la télédé- tection, la planification, le développement rural, etc....

Environ 60 $ de la documentation est en français et 40 $ en anglais.

La collection comprend plus de 5500 documents et 1300 articles analysés tires de 100 périodiques différents.

La documentation comprend également, des documents écrits, les cartes géologiques, topographiques, pédologiques, etc . . . , des différents pays d'Afrique.

Le catalogue comprend deux parties où les titres sont classés suivant un index auteur et suivant un index géographique. Ce dernier est présenté par degré carré et par dix degrés carrés. 22.5OO cartes sont ainsi reproduites.

Les deux volumes seront disponibles à la fin de l'année 1977 et seront diffuses gratuitement aux pays membres du C.I.E.H.

Les lecteurs intéressés pcurront se procurer le catalogue auprès de G. Ma. 02111.

K. HALL et CO. 70 Lincolu Street, Boston,

Le prix de vente sera d'environ 150 dollars US.

Hz-- --=-=-=-

comité interafricain d’ehdes hydrauliques · des débits de crues décennales pour les bassins...

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