Great Man-Made River Projekt

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1 Great Man-Made River Projekt Vue en detaille: Montage des conduits montantes sur place Transport de l'eau du Sahara vers les régions côtières De l'eau pour tous - un concept qui paraît irréalisable dans les régions arides. Avec le projet Great Man-Made River (GMMR), l'état libyen s'est attaqué à une entreprise gigantesque, reléguant au second plan tous les projets similaires d'alimentation en eau. Le projet comprend en tout quatre phases : La phase I a débuté en janvier 1984 et s'est achevé en décembre 1992 ; la phase II a commence en juin 1990 et devrait se terminer au milieu de l'an Les phases III et IV sont encore en projet. L'exposé cidessous tente de restituer la complexité de ce projet en présentant l'une des phases de construction, depuis l exploitation des puits profonds jusqu'à la distribution de l'eau aux stations d'arrivée.

2 1. Introduction Montage des conduits montantes sur place Dans les années 60, on découvrit en Libye des gisements de pétrole et l'on entreprit d'exploiter ces réserves tout en recherchant activement de nouveaux gisements. Ces recherches s'étendirent jusque dans les profondeurs du Sahara. Le résultat "secondaire" de cette activité d'exploration fut la découverte par les équipes de forage de riches réserves d'eau douce, dont l'exploitation s avère indispensable pour alimenter les zones arides qui couvrent la plus grande partie du territoire libyen. Ces réserves d'eau ont permis de donner forme aux projets de l'état libyen visant à assurer l'approvisionnement de sa population par une production agricole nationale suffisante, également destinée à l'exportation. Les projets initiaux de construction de gigantesques exploitations agricoles à proximité des puits se sont révélés irréalisables. Restait la solution alternative du transport de l'eau à partir des gisements vers les régions côtières afin d'y développer l'agriculture locale. Après l'achèvement des travaux, les volumes d'eau à transporter se situent dans un ordre de grandeur excédant 2 millions de m³/jour ; la qualification de ce système de canalisations de "plus grand fleuve jamais créé par l'homme" apparaît donc justifié. Le projet comprend plusieurs phases. La phase I a débuté en janvier 1984 et s'est achevé en décembre 1992 avec un volume d'une valeur de 3,6 milliards de $ US. La phase II a commencé en juin 1990 et devrait se terminer au milieu de l'an 2000, avec un volume d'une valeur estimée à 3,6 milliards de $ US. Les phases III et IV sont en projet. Le projet GMMR entre dans le cadre de la " révolution verte " libyenne. Quelques données chiffrées permettent de saisir l'ampleur de ce projet

3 Phase I (Est de la Libye): Construction de 2 sites de production de tubes de conduite en béton avec une capacité de 220 tubes/jour Aménagement de 2 champs d?extraction : 126 puits à Sarir et 108 à Tazerbo Pose de conduites à haute pression d'une largeur nominale de 1600 à mm, sur une longueur totale de km. Travaux de terrassement nécessaires: 130 millions de mètres cubes Pose de conduites en fonte DN sur 284 km Construction de km de chemins de transport Construction d'un bac de stockage à Ajdabiya avec un volume de 4 millions de mètres cubes. Phase II (partie Ouest de la Libye): o Aménagement d'un champ d extraction avec environ 500 puits Pose de conduites à haute pression en béton d'une largeur nominale de 1000 à 4000 mm. Travaux de terrassement nécessaires: 58 millions de mètres cubes. Pose de 202 km de conduites en fonte DN Construction de km de chemins de transport Construction de deux stations de pompage avec citernes collectrices d'une capacité de 2 millions de mètres cubes/jour Equipement complet du champ d extraction avec un système de télétransmission de données. 2.1 Colonne de tubes de filtrage Les puits instables doivent être filtrés : On utilise pour cela des crépines à fil enroulé en acier fin austénitique, fabriqués par la société pumpenboese stahl Nordhausen (image 1). Conformément aux prescriptions du commanditaire libyen, pumpenboese a conçu les filtres pour une pression d'affaissement d'environ 57 bars et une charge longitudinale autorisée de kg.

4 2. Le champ d extraction Le champ d extraction aménagé est situé à environ 700 km au Sud de Tripoli dans l'ouest de la Libye et s'étend sur une surface d'environ 200 x 200 km. Une fois les travaux d'aménagement terminés, le débit de transport prélevé des 500 puits s'élèvera à 2 millions de mètres cubes / jour maximum. L'ensemble du projet est conçu pour une durée de vie de 50 ans. L'eau est d'origine fossile : Les gisements se sont formés il y a à ans dans le Sahara alors couvert de végétation, sous l'effet de l'accumulation des eaux de pluies qui s'infiltrèrent à une profondeur de 300 à 500 m dans le grès (du Désert de Nubie), là où sont creusés les puits. Ce grès forme un aquifère dotée d'une perméabilité suffisante pour garantir les volumes de prélèvement nécessaires. Pour attester la résistance à l'affaissement ainsi que la charge longitudinale, l'entreprise dispose de dispositifs d'essai adéquats: une chambre de compression pour les filtres jusqu'à DN 300 avec une pression maximale de 100 bars ainsi qu'un banc d'essai à la traction jusqu'à 75 t. De nombreux tests effectués dans la chambre de compression sur un filtre de 6 m ont permis d'attester la résistance à l'affaissement et de valider ainsi la méthode de calcul utilisée. Le filtre est produit pour les essais à l'affaissement comme pour l'application réelle (c'est-à-dire des deux côtés avec des raccords à filetage trapézoïdal). Un revêtement de caoutchouc fixé avec de la colle bloque les filtres. L'échantillon est introduit verticalement dans la chambre de 6 m et étanché au niveau des raccords à la chambre de compression. L'espace circulaire entre la paroi de la chambre et le filtre " étanché " est mis sous pression. La chambre a été construite de façon à autoriser le contrôle de l'espace intérieur du filtre durant l'essai de compression. Une lampe suspendue dans le filtre permet un contrôle visuel ; un appareil de mesure spécialement conçu qui se déplace durant le test montre les déformations produites par les variations de la pression extérieure. Comme il a été dit plus haut, ces tests ont prouvé de façon convaincante que la formule choisie en référence à TIMOSHENKO pour calculer la résistance à l'affaissement était exacte et que la conception du filtre basée sur cette formule correspondait aux exigences de la pratique. Des tests de traction réalisés sur des filtres jusqu'à la rupture ont montré que le procédé de calcul relativement simple utilisé pour déterminer le diamètre et le nombre des fils longitudinaux répondent aux exigences de la pratique. La rupture s'est produite comme prévu au niveau de la soudure entre les fils longitudinaux et l'anneau d'assemblage. Pumpenboese stahl Nordhausen a conçu en étroite concertation avec son client les outils nécessaires au montage cette ligne de tubes de filtrage / tubes pleins - avec entre autres une garniture étanche amovible.

5 2.2 Pompes/tuyaux de montée Montage des conduits montantes sur place Les pompes utilisées ont un volume d'extraction de 50 l/sec, les besoins en énergie s'élèvent à environ 250 kw. Naturellement, l'équipement intègre une sonde de température dans le moteur ainsi qu'une protection contre la marche à sec au moyen de capteurs de pression. Pumpenboese stahl Nordhausen a construit les tuyaux de montée à bride sur la base de la spécification fournie par le commanditaire. Les tuyaux de montée mesurent 8'' (219 cm), ont une longueur de 6 m et sont fabriqués en acier fin duplex. L'acier duplex est un acier fin conçu pour l'industrie chimique et l'industrie d'extraction pétrolière en mer et caractérisé dans sa microstructure par des teneurs quasi identiques en austénite et en ferrite. Cette texture particulière (structure duplex) lui vaut les qualités suivantes: stabilité élevée faible dilatation thermique et conductivité thermique supérieure à celle des aciers austénitiques haute résistance contre la corrosion due aux fissures de tension, contre la fatigue due à la corrosion et contre l'érosion haute résistance contre la corrosion en général haute résistance contre la corrosion perforante et la corrosion en fissures bonne résistance contre la corrosion due aux fissures de tension dans les milieux contenant du H2O.

6 Conduites montantes sur place L'acier duplex s'adapte à la plupart des procédés de soudages usuels pour les aciers antirouille. La bride de tuyau de montée est une bride à épaulement de soudure conçue sur la base de la norme DIN 2635 PN 40 et modifiée en fonction des emplacements de câble requis et en adéquation avec le diamètre intérieur des colonnes de tubes de cuvelage. Conformément aux valeurs maximales prescrites pour la pression intérieure, la charge totale comprenant la colonne d'eau ainsi que pour le moment de démarrage, la bride a été conçue dans un premier temps selon les dimensions standards définies par la norme DIN Ce dimensionnement standard ne tient pas compte des logements de câble et de l'affaiblissement qui en découle; il fallait donc procéder à un second calcul différentié. D'un point de vue économique, il est indispensable d'optimiser la bride de façon à respecter les prescriptions techniques tout en minimisant les coûts. Les données numériques de la géométrie spécifique de la bride (4 emplacements de câble, gabarit des trous modifié) ont pu être enregistrées à l'aide d'un modèle d'éléments finis en trois dimensions de type COSAR. La figure 2 montre un segment (1/8) à 45 de la bride en modèle 3-D. Au niveau de l emplacement de câble, les tensions des matériaux se situent dans la plage moyenne ; la zone critique est la transition entre la zone conique et la zone cylindrique. A ce niveau, la conception de la bride a été optimisée. L'entreprise a fabriqué près de tuyaux de montée pour les puits, sur une machine à souder automatique achetée spécialement à cet effet. Les soudures circulaires et longitudinales ont été soumises à un examen radiographique à 100 %. Les têtes de puits et éléments de raccord nécessaires sont également fabriqués en acier duplex. Les experts de pumpenboese stahl ont aidé sur place à la pose des premières colonnes de tubes de montée (images 3 et 4).

7 2.3 Bâtiment de capitation Le raccordement supérieur du puits était formé par la tête de puits, qui devait être conçue pour une charge de 25 t. Les conduites de transmission supérieures sont fabriquées en fonte ductile avec un revêtement de ciment. Le système comprend la robinetterie usuelle pour la mesure du débit, le prélèvement des échantillons, la conduite de décompression/purge ainsi qu'un dessableur ; il est intégré dans le système d'alimentation enterré. Chaque puits dispose de sa propre station transformatrice. Lorsque tous les travaux sont achevés, une série de données est communiquée par radio à la centrale. 3. Système de canalisations Le système de canalisations enterré est conçu en fonte ductile avec un revêtement en ciment et une protection extérieure en polyéthylène pour un diamètre nominal compris entre DN 300 et DN 600, en béton pour les largeurs supérieures à DN 1000 jusqu'à DN Les tuyaux en béton ont été fabriqués dans deux entreprises de productions spécialisés à Brega et Sarir, où la production se poursuit actuellement. D'après les statistiques, les quantités et dimensions suivantes sont produites: tuyaux DN tuyaux DN tuyaux DN 4000 L'exemple suivant (tuyau DN 4000) donne un aperçu du processus de fabrication. 1ère étape: Construction d'un cylindre en tôle d?acier avec une épaisseur de paroi de 12 mm, un diamètre intérieur d'environ mm et d'une longueur de 7500 mm. Complétion avec un tenon en tôle épaisse comprenant deux logements pour les bagues d'étanchéité ainsi qu'un manchon. 2ème étape: Dans un moule, on revêt le cylindre en acier d'une couche externe de béton d'environ 160 mm d'épaisseur. 3ème étape: Le cylindre en béton armé est entouré d'une ou de deux couches d'acier précontraint à haute résistance. 4ème étape: Une deuxième couche externe de béton d'environ 120 mm d'épaisseur est formée dans un autre moule 5ème étape: le cylindre du tuyau est garni d'un revêtement intérieur en béton (similaire à celui des tuyaux en fonte) Un tel tuyau a une longueur de m, un diamètre extérieur d'environ mm et pèse 75 t.

8 Le raccord s'effectue à l'aide d'un manchon / d'une pointe. La pointe comprend 2 anneaux circulaires ; après la pose des tuyaux l'espace situé entre les anneaux est soumis à une épreuve de pression depuis l'intérieur du tuyau. C est selon le processus décrit ci-dessus que fut fabriqué l'ensemble de la robinetterie des tuyaux en béton, des tuyaux dotés de trous d'homme pour la visite des conduites ainsi que des tuyaux avec écluses pour les travaux de raclage. La construction de l'ensemble des tubes en béton a nécessité le traitement de 7,3 millions de tonnes de sable et de gravier. Plus de km de routes ont été construites à travers le désert pour transporter les tuyaux dans des semi-remorques de 80 t. Il s'agit de pistes revêtues d un mélange de minéraux solidifié, suffisamment larges pour permettre le passage de deux camions. L'ensemble du système de conduites en béton est enterré - à une profondeur moyenne de 7 pour les gros tuyaux. Le tracé traverse en partie des zones où la roche affleure déjà à quelques décimètres de la surface du sol. Deux stations de pompage ont été aménagées sur le parcours de la conduite DN 4000, dotées l'une et l'autre de 10 pompes consommant chacune kw. Chaque station de pompage comprend un système de réservoir sous pression en acier d'une capacité de 10 x 250 mètres cubes, afin d absorber les coups de bélier. Des citernes en béton - d'une capacité comprise entre m3 et m3 - construites le long des conduites servent à stabiliser le transport permanent de l'eau dans les canalisations gravitaires, mais aussi à prélever l'eau nécessaire aux agglomérations à l'intérieur des terres. Un réservoir en béton d'une capacité de m3 est en construction à environ 600 km de Tripoli, de même qu'une grande base de soutien pour. La localité existante ainsi que le nouveau quartier à construire pour le personnel de maintenance se dotent d'un réseau moderne d'alimentation en eau et d'évacuation des eaux usées. A cette occasion, la société pumpenboese kunstoffe Luckau a pu démontrer ses qualités en tant que producteur et fournisseur performant de tuyaux PE-HD et de pièces moulées, d'installations de surpression ainsi que de services d'ingénierie. Des points de prélèvement d'échantillon ont été mis en place à certains endroits de la conduite principale et conçus de façon à injecter simultanément du chlore dans la canalisation. Pour éviter la corrosion, ces points de prélèvement sont construits entièrement en titane et en super-duplex. Comme l'eau des puits contient une certaine quantité de CO2, des installations de décarbonisation sont installées directement dans les gisements. De gigantesques complexes sont construits pour l'exploitation et la maintenance des gisements et du réseau de canalisations, avec des bâtiments d'administration, des ateliers et des entrepôts mais aussi des lotissements dotés d'une infrastructure complète pour le personnel.

9 4. De l'eau pour tous L'exemple suivant illustre bien l'intention de base du projet GGR : assurer à chacun l'accès à la distribution d'eau. Au début de l'année 1998, la société pumpenboese a été chargée de construire et de livrer des points d'eau pour l abreuvement es chameaux. Ces points d'eau situés au milieu du désert sont dotés d'un système de prélèvement contrôlé sur la conduite principale enterrée, destiné principalement à l'alimentation en eau de nomades et de leur bétail. Chaque point de prélèvement est équipé d'une chambre en béton enterrée dotée d'une robinetterie de réglage et d un compteur d eau. La partie située en surface est composée d'un réservoir surélevé de 75 m³. Le système de décharge du réservoir permet aussi bien le remplissage des camions-citernes que le prélèvement manuel pour les hommes et les bêtes. Les projets de cette ampleur sont très coûteux en termes de frais d'exploitation et d'entretien. Les autorités libyennes en sont conscientes et accomplissent dès aujourd'hui des programmes de formation orientés vers diverses techniques. Le but poursuivi est d'assurer de façon largement autonome, avec les ressources humaines locales, le bon fonctionnement des installations. bbr Edition spéciale mai 1999