1. ASPECTS GENERAUX DE L AMENAGEMENT ACTUEL OBJECTIFS DU PROJET DE SURELEVATION DE LA RETENUE CONDUITE DES ETUDES DE PROJET...

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1 BARRAGE DE SAINT PIERRE MANZO PROJET DE SURELEVATION DE LA RETENUE NOTE DE SYNTHESE 1. ASPECTS GENERAUX DE L AMENAGEMENT ACTUEL OBJECTIFS DU PROJET DE SURELEVATION DE LA RETENUE CONDUITE DES ETUDES DE PROJET PROJET ENVISAGE... 5

2 1 BARRAGE DE SAINT PIERRE MANZO PROJET DE SURELEVATION DE LA RETENUE NOTE DE SYNTHESE 1. ASPECTS GENERAUX DE L AMENAGEMENT ACTUEL Le barrage de Saint-Pierre Manzo, sur la rivière «La Manche», est situé à 6 km environ à l Est de l aérodrome de Fort-de-France- Lamentin, dans la partie centrale de l Ile de la Martinique. Le barrage présente une hauteur maximum de 27 m au-dessus du terrain naturel et la capacité de la retenue est de 7,94 millions de m 3. L aménagement est destiné à créer une réserve d eau en dérivation sur l adduction de la prise de la Lézarde pour l irrigation du Sud-Est de la Martinique. Le barrage proprement dit est du type mixte, terre enrochements, avec noyau étanche. L argile plastique provenant de zones d emprunt ouvertes dans la retenue, à proximité du barrage, constitue le noyau étanche alors que les recharges sont construites avec des enrochements de carrière. Des filtres et des enrochements de transition sont prévus entre les recharges et la fondation d une part, les recharges et le noyau étanche d autre part. Les fonctions de prise d eau et de vidange de la retenue sont remplies par le même ouvrage constitué d une galerie en béton armé située sous la digue et faisant suite à une structure implantée à l amont. Une conduite de 1,30 m de diamètre installée dans la galerie, sert à la fois de vidange et d adduction des eaux d irrigation ; ces fonctions sont différenciées dans un ouvrage d extrémité situé au pied de la digue. L ouvrage de tête de la galerie est doté d un entonnement permettant la dérivation provisoire de la rivière dans la galerie pendant la construction du barrage. L extrémité aval est pourvue d un bassin de dissipation d énergie pour le fonctionnement en dérivation provisoire et pour la réception des débits de vidange de la retenue. Un ouvrage d évacuation des crues en extrémité rive droite du barrage. Il s agit d un déversoir bétonné de 15 m de longueur prolongé par un coursier en béton canalisant le débit évacué dans un bassin de dissipation d énergie qui débouche sur la rivière. Compte tenu de la très faible superficie du bassin versant (2,23 km 2 ) et des apports propres du bassin (3,4 Mm 3 ), le remplissage essentiel de la retenue est assuré par une dérivation effectuée sur la rivière Lézarde.

3 2 La prise d eau, d un débit maximum de 1000 l/s est d abord constituée d un pompage sur une hauteur de 40 m et sur une longueur de 700 m vers un réservoir. Un tronc commun de 4800 m permet de conduire l eau prélevée jusqu au lieu-dit Directoire où un débit de 200 l/s est envoyé vers une station de traitement pour l alimentation en eau potable du Syndicat Intercommunal des Communes du Sud de la Martinique. Une canalisation de m (φ 800 débit 800 l/s) permet ensuite d acheminer l eau vers la retenue de la Manzo. 2. OBJECTIFS DU PROJET DE SURELEVATION DE LA RETENUE Les ressources en eau disponibles au droit de la retenue, malgré l existence d une dérivation depuis la rivière Lézarde, sont très sensibles aux situations hydrologiques et particulièrement lors d années sèches successives ne permettant pas un bon renouvellement du stock dans la retenue. Pour mieux sécuriser la satisfaction des besoins futurs, il est donc nécessaire d accroître la ressource nécessaire au niveau de la retenue. En effet les besoins actuels, pour une superficie équipée de 3900 ha, une superficie souscrite de 3100 ha et une superficie effectivement irriguée de 2000 ha, sont de 10 Mm 3 /an environ en année moyenne, mais sont susceptibles d atteindre 15 Mm 3 /an après extension future des réseaux portant la superficie équipée à 5000 ha et la superficie réellement irriguée à 2550 ha. Encore ces chiffres ne sont-ils que des valeurs de besoins en année «normale» susceptibles d être fortement majorés en année sèche (+ 60 % en année sèche de fréquence quinquennale, + 80 % en année sèche de fréquence décennale). Par ailleurs, au cours de ces mêmes années sèches, dont un certain nombre ont été subies au cours de la récente période (1998 et 2001 par exemple), les ressources disponibles au fil de l eau sur la rivière Lézarde et transférables vers le barrage subissent aussi des abattements importants, compromettant le remplissage complet de la retenue et la satisfaction des besoins à l aval. Pour augmenter les ressources disponibles au niveau de la retenue, deux solutions complémentaires sont envisagées : Accroître la capacité de stockage du barrage par surélévation de la cote de retenue normale au moyen d une vanne-clapet (c est l objet du projet ici proposé), Accroître le volume dérivé depuis la Lézarde, par réalisation d une prise gravitaire, à l amont de la prise actuelle et par augmentation du diamètre de l adducteur. Le projet analysé ici concerne la 1 ère de ces deux solutions.

4 3 3. CONDUITE DES ETUDES DE PROJET Le projet de surélévation de la retenue envisagé par le Conseil Général de la Martinique consiste à installer une vanne-clapet de 1 m de hauteur et 15 m de longueur sur le seuil déversoir actuel (à la cote 52 NGM) de manière à porter le niveau de retenue normale du plan d eau à la cote 53 NGM. Une telle installation constitue une modification importance du fonctionnement de l ouvrage et impose à ce titre une présentation du dossier de surélévation devant le C.T.P.B. (Comité Technique Permanent des Barrages). Pour la constitution du dossier de présentation au C.T.P.B. plusieurs études complémentaires ont du être préalablement établies. Il s agit d études sur : La stabilité du barrage, réalisée par la Société Terrasol, La stabilité des berges, réalisée par la société CFEG, L hydrologie au droit du site, réalisée par la société BRL. Stabilité de la digue La première étude a montré que les coefficients de sécurité quant à la stabilité de la digue restaient suffisants après surélévation de la retenue (F = 1,13 en tenant compte d un séisme avec une accélération maximale de référence An = 4,5 m 2 /s F = 1,05 avec le même séisme et la conjonction d une crue millénale). Stabilité des berges La 2 ème étude ne fait pas apparaître d aggravation généralisée de la stabilité des berges mais préconise localement une protection en enrochement pour éviter l incidence des glissements superficiels régressifs dans la frange de battement des eaux. Étude hydrologique La 3 ème étude avait pour objet de réactualiser l étude de 1976 pour tenir compte des observations hydro-pluviométriques réalisées depuis et prendre en compte l occurrence d une crue déca-millénale (période de retour T = ans). Cette étude s est en outre attachée à faire une analyse saisonnière du risque tenant compte des différentes périodes clefs de l exploitation de la retenue. Les principaux résultats en sont donnés ci-après.

5 4 L année hydrologique peut être découpée en 4 saisons homogènes auxquelles correspondent les risques et états de remplissage ci-après : Saison Tableau 1 : Découpage en saisons homogènes Mois Qualification de l'aléa État de remplissage de la réserve 1 août à octobre très fort Moyen Début de remplissage 2 novembre décembre fort Élevé Fin de remplissage 3 janvier à mars moyen Élevé Début d'utilisation 4 avril à juillet moyen Faible Fin d'utilisation intensive L aléa maximal est associé à la saison cyclonique allant d Août à Octobre. Analysées à partir des informations pluviographiques disponibles à Fort de France, Ducos-usine et Ducos-Manzo, les précipitations maximales en 24 h au droit du barrage pour différentes fréquences et pour chacune des saisons sont les suivantes : Tableau 2 : Précipitations maximales en 24 h à Ducos-Manzo (en mm) Période de retour Saison 1 Saison 2 Saison 3 Saison 4 10 ans ans ans ans Pour la crue déca-millénale (Période de retour T = ans Fréquence F = 1/10 000) les débits de pointe au barrage sont les suivants (débits entrants) : Saison 1 Saison 2 Saison 3 Saison m 3 /s 149 m 3 /s 124 m 3 /s 130 m 3 /s Pour cette même crue, les apports au barrage, comprenant les apports pluviométriques directs sur le plan d eau, sont les suivants : Saison 1 Saison 2 Saison 3 Saison 4 1,768 Mm 3 0,707 Mm 3 0,443 Mm 3 0,498 Mm 3 Un calcul de vérification de la revanche à permis de voir que celle-ci pouvait être limitée à 1,68 m pour le barrage actuel et à 1,74 m pour une retenue surélevée d un mètre.

6 5 Une vérification des calculs hydrauliques relatifs au fonctionnement des ouvrages d évacuation des crues a permis de confirmer le bon dimensionnement des ouvrages existants. Le débit de 15 m 3 /s correspondant à une crue millénale écrêtée par la retenue et arrivant alors que le plan d eau est à la cote de retenue normale, est évacué sans influence aval du coursier. Pour un débit après laminage de 30 m 3 /s, correspondant à un niveau du plan d eau amont de 54,19 NGM, celui-ci, malgré la forte influence aval, serait évacué avec une revanche suffisante dans le coursier. 4. PROJET ENVISAGE Des nouveaux calculs de la revanche, il est ressorti que la retenue pouvait faire l objet d une surélévation partielle n affectant pas le niveau d arase actuel de la digue (54,85 NGM après tassement de 10 cm depuis l'origine) à condition de respecter pour chaque saison un niveau maximum de plan d eau de retenue normale. Celui-ci est calculé de telle manière que l occurrence d une crue décamillennale annuelle (composition des probabilités d'obtention du niveau maximum de 53,10 NGM en chacune des saisons) se traduise par une montée maximale du plan d eau (Plus Hautes Eaux Exceptionnelles) à la cote 53,10 NGM qui réserve ainsi une revanche de 1,75 m par rapport à la cote d arase de la digue actuelle (54,85 NGM). Par saison ces cotes maximales du plan d eau de retenue normale sont les suivantes : Tableau 3 : Niveau maxima du plan d eau en période normale hors crues. Valeurs retenues (NGM) pour le barrage actuel (Digue à la cote NGM) Saison 1 1 er Août 31 Oct. Saison 2 1 er Nov. 31 Déc. Saison 3 1 er Janv. 31 Mars Saison 4 1 er Avril 31 Juin Le volume maximal stocké lors de la saison 3 et correspondant à la cote de retenue normale 52,67 NGM est de 8,54 Mm 3, soit une augmentation de 0,60 Mm 3 par rapport à la retenue actuelle sous la cote de retenue normale 52,00 NGM. Préalablement à l établissement du dossier de présentation au CTPB ont été examinées les variantes possibles à la solution de vanne-clapet installée sur le seuil déversoir actuel. A notamment été analysée la solution consistant à disposer l organe vanné en tête du coursier avant que celui-ci ne plonge vers le pied aval du barrage. Le radier du coursier dans cette partie située à l aval de la boite de réception du déversoir de surface, est calé à la cote 50 NGM et la largeur du coursier est de 3 m. Les dimensions du vannage nécessaire seraient donc de 3 x 3 m, ce qui en ferait un ouvrage plus modeste que celui prévu sur le seuil actuel (15 x 1).

7 6 Pour les 3 saisons les plus contraignantes (saison 1 à 3) on obtient les valeurs ci-après des niveaux maxima initiaux, avec la valeur associée des volumes stockés initiaux : Niveau Maximal Initial (NGM) Volume stocké (Mm 3 ) Saison Saison Saison Par rapport à la vanne-clapet disposée vers le seuil à la cote 52 NGM, la vanne-clapet disposée en tête de coursier induit une perte de volume stocké de m 3 environ. Malgré un coût moins important, son inconvénient majeur et sans doute rédhibitoire réside toutefois dans le report du plan d eau dans la partie aval de la digue en un endroit où le coursier se trouve en dehors du noyau étanche et où il n est par ailleurs pas certain que les dispositions constructives des bajoyers et du radier aient été prises pour assurer l étanchéité nécessaire pour contenir un plan d eau permanent. Plusieurs types de gestion de la vanne-clapet (solution proposée de vanne-clapet sur le seuil actuel à 52 NGM) ont été analysés : 1. Gestion en «tout ou rien» 2. Gestion «anticipée de crise» 3. Gestion «dynamique» La gestion en «tout ou rien» qui consiste à fermer la vanne en début de saison 2 (1 er novembre) et à la laisser fermée à sa cote de consigne (52.40 NGF) jusqu à la fin de cette saison, puis à passer à la cote de consigne (52,55 NGF) en début de saison 3 (1 er janvier), est la gestion la plus sécurisante. Elle n exige aucune manœuvre de vanne, ni anticipée ni pendant une crue, y compris la plus forte. Elle se traduirait simplement par un moindre volume affecté à l irrigation (0,4 Mm 3 ) une année sur cinq et lorsque les niveaux de demande auront atteint des valeurs importantes (15 Mm 3 en année normale). On sait cependant que lorsque ce niveau de demande sera prêt d être atteint des solutions complémentaires pour renforcer la ressource auront été mises en places (surélévation de la retenue jusqu à la cote 53 NGM Déplacement de la prise d eau sur la rivière Lézarde et renforcement de l adduction jusqu au barrage de la Manzo). Les progrès alors réalisés dans la prévision météorologiques permettront sans doute d assouplir la gestion en «tout ou rien» proposée en lui adjoignant une gestion «anticipée de crise». En résumé, l aménagement proposé consiste à installer une vanne-clapet de 1 m de hauteur et de 15 m de longueur sur le seuil fixe actuel à la cote 52 NGM.

8 7 Dans un premier temps, jusqu à augmentation sensible des besoins et renforcement de l adduction depuis la rivière Lézarde, la vanne-clapet sera gérée, à niveaux fixes par saison, à des cotes inférieures à celles permise par la vanne (53 NGM). Ces niveaux seront respectivement de NGM et 52,67 NGM en saison 2 (1 er novembre 31 octobre) et 3 (1 er janvier 31 mars). Au cours des 2 autres saisons (1 et 4 soit la période allant du 1 er avril au 31 octobre) le niveau maximum du plan d eau en conditions normales d exploitation sera fixé à 51,00 NGM. Il ne sera alors plus contrôlé par la vanne-clapet mais par les ouvrages de vidange de fond. Le coût total de l aménagement est estimé à Hors Taxes (valeur septembre 2001).