REPUBLIQUE DU NIGER MINISTERE DE L EQUIPEMENT DIRECTION GENERALE DES TRAVAUX PUBLICS

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1 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis REPUBLIQUE DU NIGER MINISTERE DE L EQUIPEMENT DIRECTION GENERALE DES TRAVAUX PUBLICS COMITE DE LIAISON DE LA ROUTE TRANSAHARIENNE ATELIER DE FORMATION ORGANISE PAR LE CLRT DU 16 AU 28 MAI 2006 A TUNIS THEME : EXPOSE Assainissement routier EXPERIENCES NIGERIENNES EN MILIEU DESERTIQUE Présenté par: Février 2006 ADAMOU Issoufou Ingénieur Routier 1

2 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis SOMMAIRE INTRODUCTION 1 PARTIE I I. ETUDE DES OUVRAGES D ASSAINISSEMENT ROUTIER Etude climatologique Etude hydrologique Calculs hydrauliques des ouvrages Définitions des ouvrages Buts des calculs hydrauliques Dimensionnement des buses et dalots Dimensionnement des fossés Dimensionnement des ponts 15 Calculs hydrauliques des petits ponts Dimensionnement des radiers 19 PARTIE II II. EXPERIENCES NIGERIENNES EN MATIERE D ASSAINISSEMENT EN MILIEU DESERTIQUE Généralités sur le Niger Quelles particularités a l assainissement en milieu désertique? Stratégie d entretien des ouvrages d art Dégradations des ouvrages d art Entretien des ouvrages Place de l assainissement dans l entretien courant Eemple1 : Etude de la réhabilitation de la route Tahoua-Agadez-Arlit(RTA) Aspects hydrologiques et hydrauliques Diagnostic des ouvrages Route et restauration de l environnement Exemple de calculs hydrologiques et dimensionnement Fonctions des ouvrages- seuils Recommandations pour les techniques de seuils Réalisation des travaux en haute intensité de main d œuvre(himo) Quel bilan peut-on tirer de ces techniques? 41 CONCLUSION 43 ANNEXES 44 BIBLIOGRAPHIE 45 Pages 2

3 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Introduction L eau, sous toutes ses formes : météorique, superficielle ou souterraine, cause à l ingénieur d énormes difficultés en ce sens qu elle constitue une des causes premières des dégradations diverses rencontrées sur la route. Les problèmes liés à l eau surgissent en tous points :traversée des grandes rivières, écoulement des eaux sur zones inondables, écoulement des eaux pluviales, franchissement des petits cours d eau ou des thalwegs.ces problèmes surviennent à tout moment : en cours d étude, en cours de réalisation et durant l exploitation. Les effets de l eau sur la route sont de deux sortes : _ ceux qui influent sur la pérennité de la chaussée à savoir les problèmes de glissance, d inondation, d altération des conditions de visibilité par la pluie ou par la projection produite par la circulation des véhicules ; ces problèmes sont transitoires et mettent en jeu le confort et la sécurité de l usager ; _ ceux qui influent sur la pérennité des ouvrages routiers : il s agit des problèmes d érosion, de la stabilité des talus, de la fatigue de la chaussée par défaut de portance des sols; ils peuvent se produire par une dégradation de la viabilité préjudiciable au confort et à la sécurité puis entraînent l augmentation des frais d entretien des ouvrages et parfois des mesures restrictives en certaines périodes. Donc la lutte contre l action négative de l eau se fait à tous les stades de la vie d une route, c'est-à-dire : dès l élaboration du projet ; pendant la construction ; sur la chaussée en service ( période d exploitation). En conséquence, la prise en compte de l assainissement dans l étude d un projet routier est basée sur deux principes essentiels, à savoir : a) _ favoriser l évacuation rapide des eaux superficielles en contrôlant et dirigeant le ruissellement de manière à éviter qu ils endommagent les ouvrages routiers et les propriétés riveraines ; b) _ empêcher ou réduire les infiltrations dans les chaussées ou à leurs abords immédiats et drainer les eaux éventuellement infiltrées et les nappes souterraines de façon à établir et à maintenir le sol dans un état d équilibre hydraulique compatible avec les structures de chaussées choisies. En conclusion, l étude hydraulique doit s intégrer dans l étude générale d un projet et se développer progressivement au fur et à mesure de l avancement du projet. Aussi, pour réussir le dimensionnement judicieux des ouvrages, les trois grandes étapes suivantes doivent être respectées : l étude climatologique ; l étude hydrologique ; les calculs hydrauliques en fonction des débits et de la topographie du terrain naturel. L étude doit se compléter par un calcul de structures et enfin un calcul économique en tenant compte des conditions d entretien futur. Dans cet exposé, nous avons jugé utile de procéder en première partie à un rappel théorique sur les méthodologies d étude des petits ouvrages routiers qu on peut rencontrer sur toutes les routes en général notamment en milieu désertique car étudier l assainissement routier revient pour nous à calculer les ouvrages d art à évacuer les eaux superficielles. La deuxième partie consacrée aux expériences nigériennes dans les cinq dernières années intègre les questions d entretien en tenant compte de la stratégie en vigueur, l étude des ouvrages hydrauliques dans le cadre des projets de réhabilitation et une nouvelle stratégie de construction d ouvrages en pierres sèches sur les routes rurales favorisant en plus la restauration de l environnement à travers la récupération des sols et l atténuation de l érosion hydrique. 3

4 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis PARTIE I : ETUDE DES OUVRAGES D ASSAINISSEMENT ROUTIER 4

5 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis I. ETUDES DES OUVRGES D ASSAINISSEMENT ROUTIER 1.1 Etude climatologique La climatologie est une science de l atmosphère qui consiste à l étude des climats. Il est important de connaître les caractéristiques climatiques de la région que l on voudrait aménager : _ la genèse des crues qui dépend des facteurs climatologiques ; _ les contraintes et avantages climatiques afin de fixer le déroulement du chantier ; Le travail de l ingénieur à ce stade consiste à : _ la collecte et la vérification des données ; _ l analyse des données indispensables à l étude hydrologique à savoir : la température, l humidité, l évaporation et la pluviométrie, en d autres termes, examiner le bilan hydrique : P(précipitation)= R(ruissellement)+ E(évaporation) +I ( infiltration) Etude pluviométrique La pluviométrie est un des facteurs les plus importants à considérer dans le comportement des matériaux routiers. Autant les sols ont besoin d un minimum de teneur en eau pour bien remplir leur rôle dans un corps de chaussée ou dans un terrassement autant un excès d eau est toujours néfaste à leur bonne tenue. La pluviométrie représente le facteur primordial de genèse de crue sur un bassin versant. Pour cette raison, l étude de la pluviométrie doit être détaillée ; elle devra porter sur la distribution moyenne dans le temps et dans l espace mais également sur la distribution statistique fréquentielle quand cela est nécessaire pour la détermination des crues correspondantes. Les pluviométries annuelles et mensuelles permettent de percevoir l évolution spatiale de la pluviométrie, de tracer approximativement les isohyètes et de déceler les singularités éventuelles dans les précipitations. Les relevés pluviométriques journaliers permettent de noter la précipitation la plus forte de chaque année. Pour les petits bassins versants, une averse peut déclencher une crue ; donc, l étude des intensités des averses s impose, notamment pour le dimensionnement des ouvrages d assainissement routier puisque les impluviums drainés sont en général de petites superficies. 1.2 Etude hydrologique Par définition, l hydrologie se résume à l étude des eaux superficielles. Elle a pour but de rassembler puis exploiter les données permettant d évaluer le débit pour un bassin versant donné ou pour un cours d eau d évaluer, pour diverses périodes de récurrences, les caractéristiques des crues à savoir : NPHE (niveau des plus hautes eaux), vitesse, débits de calculs Détermination des superficies des bassins versants Pour la détermination des superficies de bassins versants, plusieurs méthodes peuvent être utilisées(voir ci-dessous) Détermination des débits 5

6 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis L hydrologie revêt plusieurs aspects en fonction des différentes méthodes qui sont utilisées et des conditions de leur application parmi lesquelles on distingue : 1_l hydrologie statistique qui se base sur des méthodes statistiques utilisant des lois de probabilité, de répartition d une variable aléatoire ; 2_ l hydrologie analytique qui se propose, à partir des données relatives à l averse et au bassin versant de rechercher la suite des opérations permettant le passage de la pluie à la crue, c'est-à-dire de l hyétogramme (I=f(t)) à l hydro gramme (Q=f(t)) ; 3_ l hydrologie déterministe : la genèse d une crue relève de facteurs extrêmement variés : climatologie,topographie, géologie, pédologie, morphologie, couverture végétale etc. Sur un bassin versant donné, certains de ces facteurs ont un effet secondaire sur les crues mais d autres jouent un rôle déterminant. Il en a résulté des formules plus ou moins complexes suivant le nombre de facteurs pris en compte et des méthodes variées telles que : _ la méthode rationnelle pour les bassins de superficie inférieure à 4Km 2 ; _ la méthode ORSTOM ou méthode RODIER AUVRAY(pour les superficies comprises entre 0.2 et 200Km 2 _ la méthode de Caquot pour les petits bassins urbanisés de superficie inférieure à 4Km 2 ; _ la méthode CIEH (C. PUECH et D. CHABI GONNI) : pour les bassins couvrant plus de 2Km 2 On peut également appliquer la méthode russe que nous nous proposons de développer ici en raison de sa simplicité et de son adaptation pour les calculs des ouvrages d assainissement routier. Calcul hydrologique pour des petits bassins versants. d après BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367. Débits des eaux superficielles : Q F K K K max = 16, 7 a p% où Q max - débit de calcul, m 3 /s ; a p% - intensité de calcul de l averse dont la durée est égale à une heure mm/min (Elle dépend de la de période de retour pour un ouvrage donné, (tab.h_1)) ; F - surface du bassin versant, km 2 ; K r - coefficient de ruissellement qui tient compte des pertes de ruissellement (tab.h_2) ; K a - coefficient d abattement tenant compte de la surface du bassin versant (tab.h_3) ; K t - coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant (tab.h_4). t r a Périodes de retour et probabilités de calcul hydrologique. Tableau h_1 Période de retour, ans

7 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Probabilité de calcul, % tous les ouvrages sur ponts de buses et dalots buses et dalots les routes de catégorie Type d ouvrage routes 3-4 de routes 1-2 de routes 3-4 exceptionnelle, ponts catégorie catégorie catégorie de routes 1-2 catégorie Surface de bassins versants (F). La surface de bassin versant (F) peut être déterminée par les méthodes suivantes : par la calcul des coordonnées géodésiques ; par la division du bassin versant en figures géométriques simples (triangles, rectangles est) ; à l aide de des logiciels routières ayant des modules des travaux avec de modèle digitale de relief ; à l aide de la grille des carrés porté sur le contour de BV (méthode de «papier millimétrique»). Dans le dernier cas on fait le calcul de carrés qui complètement ou partiellement appartiennent au BV. La surface est déterminée par la formule : n + = 1 c nnc F f, 2 où f 1 - surface de carré élémentaire exprimée en unités de surface demandé : m 2, hectare, km 2 (la longueur de la côté de carré doit être pris tenant compte de l échelle de la carte) ; n c - quantités des carres élémentaires complets ; n nc - quantités des carres élémentaires non complets. Par exemple : Si l échelle de la carte est égale à 1 :10000 et la longueur du côté du carré est égale à 10 mm (en échelle de la carte 100 m) et on demande de déterminer la surface en km 2, la surface de 2 carré élémentaire f 1 = 0,10 Km 0,10 km = 0, 01km. Application numérique : Bassin versant n 1 Pq 3+00 Nc= 6 ; n n c=17 ; f 1 = 0.01Km 2 F= 0.01( 6+ 17/2)=0.145 Km 2 Longueur du thalweg principal L= 650m Cote amont=85.6 ; cote aval= 53.67m Pente moyenne du thalweg I=( )/650= Probabilité de calcul = 5 ; a p = mm/mn Indice de végétation =1 (60% du BV couvert par la végétation) Bassin à pente faible :coefficient de ruissellement Kr= 0.3 D après tableau h4, Kt= 4.35 ( après interpolation) Alors, le débit de calcul se détermine par : Q 16, a F K K K max = 7 p% Q= 16.7*1.225*4.35*0.3*0.145= 4.663m 3 /S t r a 7

8 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis DEBIT DES EAUX A EVACUER Q F K K K max = 16, 7 a p% où Q max - débit de calcul, m 3 /s ; a p% - intensité de calcul de l avers la durée duquel est égale à une heure mm/min (Elle dépend de la de période de retour pour un ouvrage donné, (tab.h_1)) ; F - surface du bassin versant, km 2 ; K r - coefficient de ruissellement qui tient compte des pertes de ruissellement (tab.h_2) ; K a - coefficient d abattement tenant compte de la surface du bassin versant (tab.h_3) ; K t - coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant (tab.h_4). Ici a p% = mm/mn pour la période de retour de 20 ans (probabilité de 5%) Kr=0.3 pour indice de végétation 1 et bassin à pente faible Ka=1 pour bassin de superficie <25Km 2 Kt= 5.24 Coefficient tenant compte de la longueur et de la pente moyenne du thalweg principal L=425m,longueur du thalweg principal H A H B La pente I= = = L 425 t r a Q= 16.67*1.225*0.3*1*5.24*0.125=4.02m 3 /s Coefficient de ruissellement (K r ). Coefficient de ruissellement se détermine par : nature du terrain rencontré, type du sol, couverture végétale, surface cultivée ou non ; pente du bassin versant ; période de retour. Pente du bassin versant faible, relief non accidenté forte, relief accidenté Indice de végétation Coefficient de (caractéristique du terrain rencontré) ruissellement ( K r ) 1 0,3 2 0,4 3 0,5 1 0,4 2 0,5 3 0,6 Indice de végétation Caractéristique du terrain rencontré 1 plus de 50% de surface du bassin versant est couverte par la végétation ; 2 de 30 à 50% de surface du bassin versant est couverte par la végétation ; 3 moins de 30% de surface du bassin versant est couverte par la végétation. Pour les périodes de retour 50 et 100 ans il faut majorer toutes les valeurs trouvées de 0,10 Coefficient d abattement ( K a ). 8

9 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Tableau h_3 Surface du bassin versant (F), km 2 < à à à à 250 K a 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 Coefficient K t Vr t =, K L où V r - vitesse de ruissellement déterminant de la rugosité de surface du bassin versant, km/min ; L - longueur du talweg principal, km. Vitesses de ruissellement. Pour les surfaces de rugosité élevée (gazons, végétation etc.) : V 3,5 [ m ] 0,2 [ km r = I ou V I ] sec r =. min Pour les surfaces «lisses» (béton bitumineux, territoires de zones d habitation) : V 10,0 [ m ] 0,6 [ km r = I ou V I ] sec r =, min où I - pente moyenne du talweg principal. Tableau des valeurs de Coefficient K t. (Pour les surfaces de rugosité élevée : gazons, végétation etc.) Tableau h_4 Longueur du talweg Valeurs K t pour la pente moyenne du talweg principal ( I ) principal ( L ), km 0,0001 0,001 0,01 0,1 0,2 0,3 0,5 0,7 0,15 4,21 0,30 2,57 3,86 Débits de la crue complète: K t =5,24 0,50 1,84 2,76 3,93 0,75 1,41 2,08 2,97 4,50 5,05 1,00 1,16 1,71 2,53 3,74 4,18 4,50 4,90 5,18 1,25 1,00 1,49 2,20 3,24 3,60 3,90 4,23 4,46 1,50 0,88 1,30 1,93 2,82 3,15 3,40 3,70 3,90 1,75 0,80 1,18 1,75 2,58 2,84 3,06 3,33 3,52 2,00 0,73 1,07 1,59 2,35 2,64 2,85 3,09 3,27 2,50 0,63 0,92 1,37 2,02 2,26 2,44 2,65 2,80 3,00 0,56 0,82 1,21 1,79 2,00 2,16 2,34 2,49 3,50 0,50 0,74 1,10 1,62 1,81 1,95 2,12 2,31 4,00 0,46 0,68 1,00 1,48 1,65 1,78 1,94 2,11 4,50 0,42 0,62 0,93 1,37 1,53 1,65 1,78 1,95 5,00 0,40 0,58 0,86 1,27 1,42 1,54 1,67 1,82 6,00 0,35 0,52 0,76 1,13 1,26 1,36 1,48 1,61 6,50 0,33 0,49 0,73 1,07 1,20 1,29 1,40 1,53 7,00 0,32 0,47 0,69 1,02 1,14 1,23 1,33 1,45 8,00 0,29 0,43 0,63 0,93 1,04 1,12 1,22 1,33 9,00 0,27 0,39 0,58 0,86 0,96 1,04 1,13 1,23 10,00 0,25 0,37 0,54 0, ,97 1,05 1,14 11,00 0,23 0,34 0,51 0,75 0,84 0,91 0,98 1,07 12,00 0,22 0,32 0,48 0,71 0,79 0,86 0,93 0,98 9

10 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis 13,00 0,21 0,31 0,46 0,67 0,75 0,81 0,88 0,96 14,00 0,20 0,29 0,43 0,64 0,72 0,79 0,84 0,91 15,00 0,19 0,28 0,41 0,61 0,68 0,74 0,80 0,87 20,00 0,16 0,23 0,34 0,50 0,56 0,61 0,66 0,72 NB. Les valeurs calculées ne doivent pas être supérieurs aux valeurs de tableau. Volume total de ruissellement des eaux superficielles : F W = a p K, % a Kt où W - volume de ruissellement des eaux superficielles, m Calculs hydrauliques des ouvrages d art Définitions On appelle ouvrages d art toutes les constructions de génie civil permettant le franchissement par la route d obstacles de toutes sortes (cours d eau, thalwegs, voies de communication, montagnes,.) tels que les ponts, les radiers et passages submersibles,les buses et dalots, les tunnels, les murs de soutènement, etc Les ouvrages d art destinés à l évacuation des eaux superficielles peuvent être classés en deux grandes catégories : a) les petits ouvrages tels que les buses, les dalots, les fossés,les radiers submersibles, etc b) les grands ouvrages que sont les ponts ; ces derniers sont classés en trois catégories en fonction de leur importance : _ les petits ponts de longueur L <25 m _ les moyens ponts de longueur L telle que 25m L 100 m _ les grands ponts de longueur L telle que L >100 m Le classement peut être fait également suivant les matériaux de construction. En conséquence, les méthodologies pour l étude de ces différentes catégories d ouvrages diffèrent totalement. Les conditions hydrologiques, topographiques, géotechniques et économiques particulières à chaque ouvrage fait de chaque cas un cas d espèce et le choix du type d ouvrage est rarement immédiat. Il conviendrait, en effet, de passer en revue les conditions générales d utilisation de chacun Buts des calculs hydrauliques Les buts des calculs hydrauliques sont : _ trouver le type d ouvrage ; _ déterminer les dimensions principales de l ouvrage (ø, H, L) _ fixer la pente d installation avec les vitesses ; _ choisir l aménagement des têtes d ouvrages ; _ calculer la hauteur minimale de remblai et la côte minimale au-dessus de l ouvrage ; _ proposer le type de revêtement du lit d aval ; _ calcul du débouché ; _ calcul de l affouillement total et de l affouillement local. Pour déterminer la capacité des ouvrages à évacuer les eaux, il existe plusieurs méthodes telles que : 10

11 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis a) la méthode des abaques ; b) la méthode grapho-analytique. La plupart des méthodes se basent sur la formule Manning Strickler pour l évaluation du débit Q= K S R h ⅔ I 1/2 Où Q= capacité (débit que peut évacuer l ouvrage) S = section mouillée en m2 Rh = rayon hydraulique (S/P) I = pente de l ouvrage (en nombre décimal) P= périmètre mouillé Dimensionnement des buses et dalots Les buses : Il existe deux types de buses qui sont couramment utilisées de nos jours : _ les buses en béton ; _ les buses métalliques. Le choix entre ces deux types d ouvrages de sections circulaires dépend des critères économiques liés à la possibilité de fabrication locale ou non. En raison des difficultés liées aux manutentions, les buses en béton dépassent rarement les diamètres ø=1.20m tandis que les buses métalliques peuvent avoir plusieurs m de diamètre. Les buses en béton nécessitent une fondation rigide(en béton ) tandis que les buses métalliques sont posées sur une fondation souple et font corps avec le remblai qui doit être parfaitement compacté. Les deux types de buses sont utilisées exclusivement dans des sections où l on dispose d une hauteur suffisante de remblai pour avoir au-dessus de l ouvrage : H > ø/2 et H 0.80m Dans le cas des faibles hauteurs de remblai, on peut utiliser les buses arches qui ont des sections aplaties par le bas. Pour des raisons de nettoyage, la buse doit avoir une section minimale de D 0.80m Les dalots Les dalots sont des ouvrages transversaux comme les buses mais de section rectangulaire ou carrée et exécutés exclusivement en béton armé. Ce sont des ouvrages sous chaussée qui ne nécessitent aucun remblai ; une circulation à même la dalle peut être envisagée moyennant des précautions lors de la construction ; ils ne peuvent admettre qu une faible épaisseur de remblai (1à 2m), à moins d être calculés spécialement pour les surcharges. Si la chaussée est à revêtir, ces remblais doivent être proscrits. Du point de vue structurel, trois types de dalots peuvent être projetés : a) les dalots ordinaires : constitués de pieds droits verticaux fondés sur semelle ou radier général et sur lesquelles repose une dalle en béton armé ; b) les dalots cadres : dans lesquels la dalle, les pieds droits et le radier constituent une structure rigide en béton armé ; c) les dalots portiques : analogues aux dalots cadres mais sans radier, les pieds droits étant fondés sur semelles. 11

12 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Les dalots sont en général adoptés pour des débits Q > 10 m 3 /s. Mais les débits admissibles sont variables et peuvent être très élevés et dans ce cas, on adopte une batterie de dalots ou de buses quand la topographie du site permet un tel dispositif. Conditions de fonctionnement des buses et dalots : Pour déterminer les dimensions des petits ouvrages hydrauliques d une route, il convient de bien connaître les conditions dans lesquelles ils vont fonctionner et les diverses formes que peut prendre l écoulement à travers ces ouvrages. Deux cas peuvent se présenter : a) la sortie noyée : par exemple, si l ouvrage est situé en zone inondable b) la sortie est dénoyée : libre où deux cas peuvent se présenter selon que l écoulement s effectue à surface libre ou en charge ; Les régimes de ruissellement. forcé écoulement à surface libre en régime torrentiel. non forcé (gravitaire) écoulement à surface libre en régime fluvial. H φ (h) i H φ (h) i H φ (h) i : L ouvrage travaille sa section complète. Conditions : tête d entrée est fuselée ; H 1,4h; pente d installation (i) ne dépasse pas la pente de friction (i f ), 2 Q i i =. Le cas est trop exceptionnel f K Q Dans ce cas, soit il y a débordement du lit d amont, soit l écoulement n est pas encadré par l ouverture de la buse (dalot). Approche hydraulique. Abaques de l Open Channel Hydrauliques avec : H m = 1,25 φ ( h) Le cas est le plus courant. Il n y a pas débordement du lit d amont et l écoulement est encadré par l ouverture de la buse (dalot). Formule Manning- Strickler : Q = K S Rh i ; S R h =. P Taux de remplissage : 0,8 φ (h). La caractéristique de rugosité (K) est égale à 80 pour des buses et 70 pour des dalots. Le cas est exceptionnel 12

13 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Détermination de la longueur de buse (ou dalot) B pf 1:m 1 1:m 1 H R φ (ou ) h i L Pour les angles entre l axe de la route et l ouvrage ( c) : L = B + H h) ( m + m ) B + 2 m ( H ), pf ( R 1 2 pf R h où B pf - largeur de plate-forme, m ; H R - hauteur de remblai dans la section d ouvrage, m ; h - hauteur d ouvrage (h dalots, - buse), m ; m 1, m 2 - valeurs inverses des pentes de talus ; 13

14 - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis H = H + TN h, min min H min h ch où H min - cote minimale au-dessus d ouvrage, m; H TN - cote du terrain naturel, m; h min hauteur minimale au-dessus d ouvrage, m. H TN φ(h) δ h c h mim h min = φ + δ + h c+ h ch ; h min = h + δ + h c+ h ch où φ - diamètre de buse, m ; h - hauteur de dalot, m ; δ - épaisseur de mur de l ouvrage, m ; h c - épaisseur de couche de protection (comblement de terre), m (0,4-0,5 m) ; h ch épaisseur de couches de chaussée, m. L une des méthodes les plus utilisées, de nos jours, c est la méthode du «guide pratique pour la conception géométrique des routes et autoroutes,» Paris, Eyroles 1981 Approche hydraulique par les abaques de «l OPEN Channel Hyraulique» Cette méthode tient compte des régimes d écoulement. Ainsi, pour un écoulement torrentiel à surface libre, en régime torrentiel ou fluvial (voir fig), avec un coefficient de remplissage m tel que : H m = 1.25 Φ(h) En fonction du débit maximal à évacuer Q, on choisit dans le tableau la capacité Q Q qui correspondrait à des caractéristiques précises de l ouvrage recherché, notamment : _ dimensions ( L, H ou ǿ) du dalot ou de la buse _ la pente maximale _ la vitesse à l entrée _ la vitesse à la sortie _ la longueur correspondante de l ouvrage REVETEMENT DU LIT D AVAL ( d apres «BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367 ) Pour éliminer les affouillements dangereux il faut : diminuer l énergie du ruissellement ; protéger le lit d aval : protéger la fondation d ouvrage. 14

15 lr - -Comité de liaison de la route transahariemne_ stage de formation organisé du 16 au 28 mai à Tunis Schémas du revêtement s c t b 0 Br l r - longueur du revêtement ; B r - largeur du revêtement ; b 0 - largeur d ouvrage Ø (L) ; α - angle de divergence ( [45 o ) ; c - épaisseur du revêtement - profondeur d entonnoir ; S - épaisseur de fondation du revêtement Paramètres géométriques du revêtement. t - profondeur d installation du talus de revêtement ; l r ( 3-4 ) b 0 ; B r ( 3-4 ) b 0 ; S 0,35 H ; ou H hauteur de la crue, m. Profondeur d installation du talus du revêtement. l r tgα b 0 H ,55 0,98 0,78 0,65 0,59 0,54 0,45 0,40 La profondeur d installation du talus du revêtement doit être le plus grande de deux valeurs : 4 t ou t + 0,

16 1.3.4 Dimensionnement des fossés Les fossés sont des ouvrages longitudinaux destinés à collecter les eaux superficielles qui ruissellent sur la chaussée, sur les accotements, les talus et sur les terrains avoisinants. Le débit à évacuer est celui du secteur du bassin versant drainé par le fossé ; il est déterminé par la formule : Q = 16.7 a p% F K t K r K a Où F = surface du secteur du bassin versant drainé par le foss a p% = intensité de calcul de l averse dont la durée est égale à une heure (mm/mn) K h = coefficient tenant compte de la forme et des dimensions du bassin versant K r = coefficient de ruissellement K a = coefficient d abattement La capacité des fossés est déterminée par la formule de Manning Strickler Q= K S R h ⅔ I 1/2 Où Q= capacité (débit) que peut évacuer l ouvrage S = section mouillée en m2 Rh = rayon hydraulique (S/P) I = pente de l ouvrage (en nombre décimal) P= périmètre mouillé Les sections des fossés peuvent avoir des formes triangulaires, trapézoïdales, rectangulaires ou demi-circulaires avec des parois revêtues ou non. Nous optons pour les formes triangulaires ou trapézoïdales en fonction des débits, pour les facilités d entretien et moins de danger pour l usager. Les pentes longitudinales sont proches de celles du TN en remblai tandis qu en déblai, elles doivent être proches de celle de la ligne rouge. Afin d éviter une dégradation rapide par érosion, le choix doit tenir compte de la vitesse limite d entraînement des matériaux qui est fonction de la nature des sols ou du type de revêtement. La méthode de dimensionnement la plus utilisée de nos jours est celle du guide pratique avec les abaques de «Open Channel hydraulique». Après avoir déterminé le débit de calcul, on recherche, à travers les tableaux, la capacité Q Q pour laquelle on a immédiatement : _ les caractéristiques du fossé ( h, b, S, P) _ les pentes Imin et Imax _ la vitesse maximale(vmax) Ainsi, en fonction des débits à évacuer,on peut choisir les types de fossés revêtus ou non avec la forme des sections appropriés. Par exemple : 16

17 Type I 1:1 L 1:1 h Type Caractéristiques h L S P 0,50 1,00 0,25 1,4141 I - 1 I - 2 0,75 1,50 0,56 2,12 Type I 1 I 2 Débit Q, m 3 /s (Vitesse V, m/s) i = 0,2% i = 0,5% i = 1,0% i = 1,5% i = 2,0% i = 2,5% i = 3,0% 0,25 0,39 0,55 0,68 0,78 0,87 0,96 (0,99) (1,56) (2,21) (2,70) (3,12) (3,49) (3,82) 0,73 1,14 1,62 1,99 2,30 (1,29) (2,05) (2,89) (3,54) (4,08) Type II 2:3 L h 2:3 h II - 1 Type Caractéristiques h L S P 0,50 1,17 0,42 1,70 II - 2 0,75 1,75 0,94 2,55 II - 3 1,00 2,33 1,67 3,40 Type Débit Q, m 3 /s (Vitesse V, m/s) i = 0,2% i = 0,5% i = 1,0% i = 1,5% i = 2,0% 0,51 0,81 1,14 1,40 1,61 II 1 (1,23) (1,94) (2,74) (3,36) (3,83) II 2 II 3 1,51 2,38 3,37 (1,61) (2,54) (3,59) 3,24 5,13 (1,95) (3,08) NB. Le dimensionnement des fossés peut être réalisé de la façon la plus précise à l aide de la méthode grapho-analytique en se servant du graphique Q= f(h) où Q est le débit à évacuer et h la profondeur du fossé correspondant. 17

18 1.3.5 Dimensionnement des ponts Introduction à l étude des ponts Par définition, le pont est un ouvrage d art qui permet à une voie de communication de franchir un cours d eau. Le dimensionnement d un pont implique la fixation de très nombreux paramètres en fonction du site, des caractéristiques du cours d eau et du service à assurer. A l égard des caractéristiques du cours d eau et plus particulièrement de ses crues, les paramètres principaux sont ceux qui définissent le débouché offert à l écoulement, à savoir : _ les côtes de l intrados ou des sous-poutres ; _ l emplacement des culées ; _ nombre, formes et implantation des piles. Ces paramètres ont une influence assez forte sur le coût de l ouvrage. Une étude hydrologique permettra d apprécier la fréquence de la crue du projet. En effet, la présence d un ouvrage hydraulique apporte, dans la plupart des cas, une surélévation de la côte naturelle de l eau, surélévation plus ou moins grande selon l importance des perturbations que cet ouvrage apporte à l écoulement de la crue. Pour connaître le niveau des plus hautes eaux (NPHE) à prendre en compte, il faut déterminer la côte naturelle de l eau au droit du franchissement sans l ouvrage et pour la crue du projet. A l issue de l étude hydrologique, on trouve : _ les débits et niveaux maximaux et minimaux annuels et mensuels ; on dresse un tableau général des caractéristiques hydrologiques. Une documentation graphique doit être établie ; elle se compose de : 1.la situation géographique de l endroit de franchissement de la rivière par la route ( échelles : 1/ à 1/ ) 2.le levé topographique de l endroit de franchissement de la rivière ( échelles : 1/500 à 1/5000) 3.profil en long de l endroit de franchissement ; 4.courbe de probabilité des caractéristiques hydrologiques ; 5.coupe morphométrique de la rivière : c est une section transversale de la rivière destinée à déterminer les caractéristiques hydrauliques, à savoir : vitesse, débit, section moyenne et profondeur moyenne du courant Dimensionnement des petits ponts Définition des petits ponts Sont considérés comme petits ponts, les ponts dont la longueur totale n excède pas 25m( Lp < 25m).On admet de projeter les petits ponts si la capacité des buses et dalots est insuffisante à évacuer le débit (Q > 25m 3 ) ou par crainte d encombrement des ouvertures par les objets déplacés pendant la crue par le courant. La méthode de calculs hydrauliques des petits ponts se trouve allégée par rapport à celles des grands et moyens ponts, en ce sens que les buts se résument aux : _ choix du revêtement du lit et de la vitesse d entraînement( Vcr); _ trouver le débouché du pont ; _ trouver la côte minimale de la route au-dessus de l ouvrage H min 18

19 Calcul du débouché du pont Calcul hydraulique des petits ponts d après BABKOV V.F., ANDREEV O.V. Projection de routes (en russe), Moscou, Transport, 1987, V.1, p.367. a) Régimes d écoulement. Dans le cas de petits ponts on distingue deux régimes d écoulement des eaux : non inondé et inondé. Le dernier cas a leu si la profondeur du ruissellement après le passage du pont est très grande par rapport à la profondeur de section critique. ' h 1,3 h = 1,45 h 0,73 H f cr com = où h f - profondeur de courant d eau après le passage du pont (égale à la profondeur de ruissellement d eau avant d exécution d ouvrage), m ; h cr - profondeur dans la section critique, m ; h com - profondeur de courant d eau dans la section comprimé, m. H - profondeur de courant d eau avant du pont, m. non inondé inondé H h com h cr h f H h com h f Du point de vue de la sécurité du travail de petits ponts le régime non inondé est plus favorable, c est pourquoi il est préférable et plus fréquent. Dans ce cas le débouché du pont se détermine par la formule : 19

20 QC b = 3 2 1,35 H, (1) où Q C - débit de calcul, m 3 /sec ; H - profondeur de l eau avant le pont pendant la crue, m. 2 Vcr H 2 hc = 1,45, (2) g où V cr - vitesse dans la section critique, m/s ; Calcul hydraulique du pont.. trouver h f suivant les condition naturelles de ruissellement avant d exécution d ouvrage ; choisir le type du revêtement du lit ; fixer la vitesse correspondante au revêtement (d après le tableau «Vitesses maximales») ; déterminer le régime de ruissellement : en prenant V cr =V a (V a vitesse admissibles pour de matériau choisi de renforcement du lit) on calcule la profondeur d eau avant du pont pendant la crue (H) d après la formule 2 (puisque la vitesse V cr a lieu sur la petite longueur on admet d augmenter les valeurs V a de 10%) Comparer la profondeur critique (h cr ) avec la profondeur correspondant aux conditions naturelles de ruissellement avant d exécution d ouvrage (h f ). A. - si h f < 0,73H on continuer le calcul pour le régime non inondé : on trouve le débouché (b) du pont (d après la formule 1) ; on précise le débouché du pont suivant les dimensions standardisées des poutres et on recalcule la hauteur du courant d eau pour le débouché arrondi : où Q C - débit de calcul, m 3 /sec ; b 0 - longueur de calcul des dalle ou de poutre (Tab. ), m. 2 3 Q 1,35 H =, (1) b0 Matériaux du revêtement. Vitesses maximales admissibles pour des matériaux différents de renforcement du lit. Matériaux de renforcement Dimension de pierres, Vitesses (m/s) pour une profondeur moyenne d eau (en m) cm 0,4 m 1,0 m 2,0 m 3,0 m Pierres des dimensions différentes : - en vrac - 2,0 3,0 2,5 4,0 3,0 4,5 3,5 5,0 en gabion - 2,2 3,3 2,8 4,5 3,3 5,0 3,8 5,5 Pavage à une couche 15 2,5 3,0 3,0 3,5 3,5 4,0 4,0 4,5 20 3,0 4,5 5,0 5,5 Pavage à une couche ,5 4,5 5,0 5,5 Maçonnerie de matériaux : 20

21 faibles - 3,0 3,5 4,0 4,5 moyens - 5,5 7,0 8,0 8,5 compactés - 6,5 7,0 8,0 8, ,0 Bétons de résistance à la compression : 150 kg/cm 2-6,0 7,0 8,0 9,0 200 kg/cm 2-7,5 9,0 10,0 12,0 B. - si h f 0,73H on continue le calcul pour le régime inondé : on trouve le débouché (b) du pont d après la formule 3 ; QC b = h f Va, (3) où Q C - débit de calcul, m 3 /sec ; h f - profondeur de l eau dans les conditions naturelles, avant l exécution du pont, m ; V a - vitesse correspondant au type du revêtement choisie, m/sec. on calcule la hauteur avant du pont suivant la formule 4 : Va H ' = h f +, 2 (4) 2 g ϕ où H - hauteur avant du pont pour le régime inondé, m ϕ f - coefficient qui caractérise les conditions d écoulement d eau audessous du pont (0,80-0,90) ; V a - vitesse correspondant au type du revêtement choisie, m/sec. f Détermination de la hauteur minimale de remblai d approche. Dans tous les deux cas de régime d écoulement on trouve la hauteur minimale de remblai d approche avant le pont d après le schémas suivant : H MIN 0,88H h rem h con h rem = 0,88 H ''+ + h con, où h rem - hauteur minimale de remblai d approche, m ; H - profondeur de courant d eau avant le pont (H ou H ), m ; - marge de sécurité, m (0,5-1,0 m) ; h con - hauteur de poutre ou épaisseur de dalle et puis l épaisseur de revêtement d ouvrage, m. La cote minimale du pont est déterminée d après la cote du terrain naturel du thalweg (en négligeant la pente d écoulement de courant d eau au-dessous del ouvrage) : H MIN H TN + hrem, où H TN - cote du terrain naturel du thalweg, m ; 21

22 h rem hauteur minimale de remblai d approche, m. En conclusion, la ligne rouge ne doit pas être tracée au-dessous de H min mais elle ne doit pas être aussi trop haut pour des considérations économiques. 2.6 Dimensionnement des radiers Définition Les radiers sont des ouvrages permettant de franchir les koris ou les rivières en basses eaux et qui sont submergés en cas de crue ; ils sont établis sur le fond des rivières ou des koris. L eau passe exclusivement par-dessus et ils sont donc employés dans les cours d eau qui restent à sec pendant une bonne partie de l année. C est donc le type d ouvrage qui convient surtout pour les zones sahéliennes ou désertiques ou l on enregistre des crues fortes et brèves. Pour le dimensionnement des radiers, deux cas peuvent se présenter : _ le radier modifie localement les conditions de l écoulement ; _ le radier n introduit aucune perturbation de l écoulement. Dans tous les cas, la largeur B du radier doit être au moins égale à la largeur de la chaussée Radier à fond du lit Quand le profil transversal de la rivière est peu marqué au niveau du franchissement, il serait intéressant de faire épouser au radier la forme du lit. Dans ce cas, le passage totalement submersible ne perturbera pas l écoulement puisque les seuls changements locaux de pente et de rugosité n auront pas le temps d être ressentis par l écoulement. Par conséquent, connaissant le débit à évacuer, la hauteur d eau sur le radier pourra être déterminée par approximations successives ( méthode grapho-analytique) à l aide de la formule de Manning S. 22

23 Radier surélevé. Q= K S R h 2/3 I 1/2 Où Q : débit à évacuer(m 3 /s) S : section mouillée(m 2 ) K : coefficient de Manning I : pente longitudinale du cours d eau R h : rayon hydraulique(s/p) Les contraintes imposées par le profil en long d une route obligent parfois à adopter un radier surélevé par rapport au fond du lit naturel. La présence du seuil que constitue le radier provoque une surélévation du niveau amont. La surface libre s abaisse ensuite progressivement pour rejoindre à l aval le niveau normal de l eau. On distingue alors deux types d écoulement suivant les hauteurs d eau amont(ham) et aval (Hav), comptées à partir des crêtes du radier. a) Ecoulement dénoyé : Hav<0.8Ham Le niveau aval n influence pas l écoulement. L association du théorème de Bernouilli et de la condition du régime critique donne pour le radier en régime dénoyé la formule générale suivante : Q= µlham 2 gham Où µ : résulte des mesures expérimentales et dépend de la forme et des caractéristiques du radier L : longueur du radier a-1 Cas d un radier horizontal. Ce type de radier est prévu pour le franchissement de cours d eau de grande largeur et de lame d eau faible, ce qui supposera la nappe déversante de largeur constante quel que soit le débit qu on exprime à l aide de la formule suivante : Ham Q= 1.9 ( )L 3/2 Ham B Formule de Bazin (1) a-2 Radier à parties courbes Où Q : débit de pointe de la crue (m 3 /s) Ham : hauteur d eau amont(m) B : largeur du radier(m) L : longueur du radier(m) Q= 1.36( R Ham 1 + R 2 )( ) 2 Ham B (2) 23

24 Où R 1 et R 2 sont des rayons de courbures a-3 Radier à palier horizontal avec des parties courbes dans ce cas l expression du débit sera donnée par la somme des deux formules ci-dessus (1) + (2) b-ecoulement noyé : Hav 0.8Ham. L écoulement est ralenti et aux formules précédentes du régime dénoyé il faut affecter un coefficient réducteur K qui dépend du rapport ( Hav/Ham). b-1 Cas d un écoulement horizontal Ham Q= 1.9K ( )L 3/2 Ham B Formule de Bazin (3) Où Q : débit de pointe de la crue (m 3 /s) Ham : hauteur d eau amont(m) B : largeur du radier(m) L : longueur du radier(m) b-2 Radier à parties courbes Q= 1.36 K( R Ham 1 + R 2 )( ) 2 Ham B (4) 24

25 Où R 1 et R 2 sont des rayons de courbures b-3 Radier avec palier horizontal et des parties courbes L expression du débit est donnée par la somme des deux formules (3) et (4) Les différents paramètres sont les mêmes qui sont définis ci-dessus. 25

26 PARTIE II EXPERIENCES NIGERIENNES EN MATIERE D ASSAINISSEMENT ROUTIER EN MILIEU DESRTIQUE 26

27 II. EXPERIENCES NIGERIENNES EN MATIERE D ASSAINISSEMENT ROUTIER EN MILIEU DESERTIQUE 2.1 Généralités sur le Niger Le NIGER est un pays enclavé situé en plein cœur du SAHEL en Afrique subsaharienne, à plus de 700 Km du port le plus proche. Couvrant une superficie de Km2, il est l un des pays les plus vastes d Afrique avec une population de d habitants. Le réseau routier interurbain se compose d environ 15250Km de routes dont 3797Km bitumées et 2551 Km de routes en terre moderne, 3730Km de routes en terre sommaire et 5117Km de pistes sommaires. Le réseau pris en charge par la Direction générale des travaux publics est de 10040Km. Environ 20% de ce réseau se situe dans la zone désertique qui couvre plus de 70% du territoire De ce fait le développement des infrastructures de transport et leur assainissement constituent un enjeu majeur. En conséquence, la construction d une route aussi importante que la transsaharienne serait d une importance capitale pour l économie Nigérienne. Pour parler de l assainissement en milieu désertique, nous prendrons en exemple la région d Agadez qui se situe totalement en zone saharienne couvrant la partie septentrionale de la République du Niger entre les longitudes 6 et 25, les latitudes 16 et 22. Du fait de son climat désertique, la pluviométrie de cette région se situe entre les isohyètes 50 et 150mm/an. La région compte quelques mares semi permanentes et de nombreux cours d eau saisonniers. Le réseau routier de la région se compose de 2511Km de routes dont : _ 570 Km de route bitumée _ 220Km de routes en terre moderne _ 1721Km de pistes sommaires la longueur du réseau entretenu est de 790Km soit environ 5% du réseau national. Au niveau de la région, les attributions de la Direction générale des travaux publics(dgtp) sont exercées par la Direction régionale des travaux publics(drtp) notamment la gestion et le suivi du réseau, la préparation du budget d entretien, la gestion des contrats de travaux. Notons que les études pour les projets de réhabilitation ou de travaux neufs sont commandées et suivi par la Direction technique(dt) en collaboration avec la Direction régionale. 2.2 Quelles particularités pour l assainissement en milieu désertique? Du point de vue des méthodes de conception des ouvrages, il ne peut exister une méthode spécifique aux zones désertiques car les principales étapes sont les mêmes et doivent être respectées à savoir : l étude climatologique, l étude hydrologique et hydraulique puis l étude des structures et enfin l étude économique. Cependant, du fait du mode de fonctionnement des chaussées soumises aux influences conjuguées du trafic et du climat c est à travers les études pluviométrique et hydrologique que certaines spécificités peuvent apparaître. En effet, dans les zones désertiques, on enregistre 27

28 des crues fortes et brèves. Les écoulements violents qui se passent dans les koris et non dans les rivières n ont pas forcément comme origine les eaux tombées sur le bassin versant. Ces eaux proviennent souvent des collines situées à plusieurs dizaines de km. Les largeurs des koris exigent souvent la construction d ouvrages de grandes longueurs (radiers submersibles de plusieurs centaines de ml) sollicités en de rares moments de l année. Les crues au niveau de ces passages peuvent engendrer une suspension de la circulation pendant des jours. Tous les autres petits ouvrages étudiés précédemment à savoir : petits ponts, dalots, buses, fossés restent d actualité. Du fait de l influence du climat, une attention particulière doit être accordée au choix des matériaux constitutifs des ouvrages. Par rapport aux opérations d entretien, ce sont les mêmes méthodes qui sont développées dans les milieux non désertiques :il s agit,en résumé, d assurer un suivi de ces ouvrages et de remédier à toutes les dégradations constatées par des actions curatives ou préventives. 2.3 Stratégie d entretien des ouvrages Les ouvrages d art sont des produits techniques et comme «tout produit technique nécessite un entretien», le niveau de service qui représente la qualité recherchée pour la route ne peut être assuré qu à travers l entretien de la chaussée et des ouvrages d assainissement Dégradations des ouvrages Outre les dégradations d ordre structurel, les ouvrages peuvent être : _ ensablés parce que leur implantation introduit un point singulier dans l écoulement de l eau ; _ affouillés par manque de protection contre l érosion ou par mise en charge de l ouvrage ; _ obstrués partiellement ou complètement par des débris végétaux. Les ouvrages d art peuvent subir d autres atteintes telles que : _ la baisse des qualités mécaniques des matériaux ; _ une modification du site naturel par érosion ; _ encombrement du lit ; _ usure des surfaces entraînant une réduction de la sécurité pour l usager. _ des fissurations _ des tassements au niveau des appuis ; _ dégradations des dispositifs de sécurité. Pour les fossés on peut noter comme dégradations majeures : _ l érosion régressive des fossés qui peut être provoquée par une trop grande longueur et/ou une section insuffisante du fossé ; _ une pente insuffisante du fossé ; _ une obstruction du débouché à l aval ou d un manque de divergents ; _ une source éolienne. Pour les radiers,les dégradations les plus fréquentes sont : _ l ensablement massif en cas de mauvais calage du fil d eau ; _ l envasement du canal lorsque la vitesse de l écoulement est inférieure à la vitesse minimale d autocurage ; _ l affouillement amont(cas des seuils radiers) ou aval par manque de protection ; _ submersion totale pouvant entraîner la suspension de la circulation en cas de crues exceptionnelles ; _ etc 28

29 2.3.2 Entretien des ouvrages d art Les ouvrages d assainissement et de drainage constituent des points singuliers de la route soumis à des agressions de toutes sortes. De ce fait, leur entretien revêt une importance capitale. Il a pour but de maintenir les ouvrages en état de remplir leur rôle en dépit des atteintes qu ils subissent. La première des choses est de rechercher les causes de ces phénomènes avant de s attaquer aux effets. Une meilleure méthode de suivi des ouvrages consisterait à la constitution d un dossier pour chaque ouvrage contenant les plans de récolement et une fiche signalétique mise à jour grâce à une surveillance continue et des inspections périodiques détaillées. Au Niger, une division ouvrages d art existe au sein de la Direction de l entretien routier(der). C est cette structure qui s occupe du suivi de tous les ouvrages d assainissement pour la mise à jour de leurs fiches signalétique(un exemplaire d une fiche de suivi est joint en annexe). Ces ouvrages sont fondés et dimensionnés de façon à rester plusieurs dizaines d années en services mais peuvent comporter des matériaux périssables. On peut donc diviser les travaux d entretien en deux catégories : _ une première catégorie qui concerne le maintien en état de tout ce qui est extérieur à l ouvrage lui-même. _ une deuxième catégorie qui concerne les travaux de conservation des organes ou matériaux constituant l ouvrage. Une surveillance continue doit être menée par l ingénieur responsable de la route surtout après une forte crue ou à la suite des informations fournies par les usagers. Cette visite permettra de déterminer les moments opportuns pour des opérations de curage ou d aménagement du lit. En outre, une inspection périodique(détaillée) doit être effectuée par un ingénieur spécialiste d ouvrages ; par exemple, une fois par an ou sur demande de l ingénieur responsable de la route. Cette dernière permettra d identifier toute la pathologie en présence. Tous les ouvrages moyens et grands doivent avoir une fiche signalétique qui constituerait leur base de suivie en mentionnant : _ l identification de l ouvrage avec sa position exacte (PK) _ ses caractéristiques générales _ ses conception et construction _ son état de référence. L entretien consiste à remédier à toutes sortes de dégradations constatées part un entretien courant mais aussi à réaliser des actions préventives telles que : _ des protections anti-érosives : perrés maçonnés, enrochements, gabionnage, murs parafouilles etc _ recalibrage des fossés et divergents ; _ des guideaux ou digues de protection ; _ recalibrage de lits ; _ Curages des buses et dalots ; _ désensablement ; _ bassins de réception. Pour éviter l érosion régressive des fossés, il faut rapprocher les exutoires ou installer des fascinages. 29

30 Dans les zones désertiques, l ensablement des ouvrages peut avoir une cause hydrique ou éolienne. 2.4 Place de l assainissement dans l entretien routier Cette place est primordiale car aucune route ne peut rester fonctionnelle en toutes saisons sans les ouvrages de franchissement et d évacuation des eaux superficielles. Le besoin reste essentiel même en milieu désertique étant donné que, quelle que soit la longueur d une route, si elle manque d ouvrages d assainissement, elle demeure un projet inachevé pour ne pas dire un investissement inutile et géométriquement, une suite de segments abandonnés car les obstacles sont inévitables. Nous essaierons d illustrer cette place à travers le bilan des cinq dernières années d entretien dans la région d Agadez. Analyse des bilans des cinq(5) dernières années en entretien routier dans la région d Agadez Un extrait des différents rapports annuels est joint en annexe ; ces extraits nous font apparaître les types d interventions ainsi que les coûts par taches, ce qui nous permet de sortir la part de l assainissement. Années Budget consacré à Montant affecté à Pourcentage(%) l entretien l assainissement Totaux Conclusion : au vue de ces relevés, on observe que la part de l assainissement dans l entretien routier représente de 34 à 76% des investissements dans la région d Agadez entre 2001 et 2005 et que la moyenne sur les cinq (5) ans est de 63.5%. 2.5 Etude de réhabilitation de la RTA(route Tahoua Agadez- Arlit), communément appelée «Route de l Uranium». Aspects hydrologiques et hydrauliques Diagnostique des ouvrages La route Tahoua-Agadez-Arlit a été construite de 1978 à 1980 avec comme objectif principal de faciliter l exportation de l Uranium. Financé par les sociétés minières, son entretien était assuré jusqu à l année 2000 par une structure spéciale : SERTA(subdivision d entretien de la route Tahoua Arlit) dotée de moyens matériels et humains adéquats. Au terme de l existence de la SERTA, un organe de financement de l entretien de cette route a vu le jour : GERTA (groupement pour l entretien de la route Tahoua-Arlit). En plus de l entretien courant, elle a bénéficié d un entretien périodique en enduit superficiel monocouche réalisé par tronçons successifs de 1986 à

31 Le choix de la RTA n est pas fortuit car le tronçon Agadez-Arlit n est qu un segment de la future transsaharienne. Une étude de réhabilitation a été menée par le bureau BCOM en 2000.Comme les travaux n ont pas vu le jour à temps, cette étude fut réactualisée en 2004 par le bureau Nigérien TECHNI-CONSULT et les travaux ont démarré en février Le paysage de la région est varié ; il comporte des basses plaines unies, des collines, des buttes et des plateaux, des cônes d érosion de petites ravines et des zones de couverture végétale relativement dense aux abords des thalwegs Aspects hydrologiques et hydrauliques : L hydrographie de la région est essentiellement endoréique où existe un écoulement occasionnel dû aux pluies survenues dans les montagnes. Ces écoulements se perdent souvent après plusieurs dizaines de kilomètres. Ce sont les koris de l Irhazer, du Talak et de l Aïr. L écoulement de surface alimente de grandes mares semi permanentes telle que la mare d Abalak. La répartition de la pluie est généralement aléatoire et irrégulière dans le temps. D une année à l autre, la variation de la pluie annuelle peut être très grande voire exceptionnelle. La fréquence de la crue considérée pour le dimensionnement et la vérification des ouvrages de franchissement est la décennale pour tous les ouvrages petits et moyens. Pour les grands ouvrages c est la fréquence cinquantennale. En l absence de données hydrométriques fiables, les débits de projet ont été calculés à partir de toutes les informations recueillies et en utilisant les méthodes usuelles, notamment la méthode ORSTOM et la méthode CIEH. Quelques particularités méritent d être soulignées à savoir : L ouvrage du PK60 Le radier du PK60 a une longueur de 299ml. Il est recouvert de boue après chaque pluie ; ce radier franchit un affluent de rive gauche du kori de Tabalak ; la route doit être dégagée après chaque écoulement car le radier apparaît plus bas que le TN. Cet affluent charrie des sables argileux et les dépose dans sa partie aval de pente plus faible, coupée par la route. Les vitesses des écoulements sont fortement diminuées pa l élargissement du lit du kori dans ce secteur.la longueur du radier apparaît trop grande par rapport au bassin versant, ce qui entraîne l étalement des débits. Il serait nécessaire de chercher à augmenter les vitesses sur le radier en concentrant les écoulements afin d obtenir un meilleur entraînement des matériaux et réduire ainsi les dépôts de boue. Pour remédier à cette situation, il a été décidé de construire un barrage- seuil(voir plan) en amont du radier existant. Cet ouvrage qui sera fait en gabions aura un double objectif à savoir : _ permettre un bon fonctionnement du radier existant en freinant les dépôts ; _ assurer une retenue d eau qui serait d une grande importance dans le domaine agro-pastoral. Le dimensionnement du barrage seuil comporte les étapes suivantes : 1. la formulation des hypothèses(en fonction du profil en travers du kori) 2. calcul du bassin de dissipation 3. la vérification au renversement 4. la stabilité au glissement 31

32 5. la stabilité au poinçonnement 6. le calcul des ouvrages de protection Les ouvrages du PK341 Il s agit d un radier de 226ml au PK , un dalot(3x1.5x1) au PK et d une batterie de buse au PK remplacée par un dalot (2X2X1). C est le lieu de passage du kori TOUROUF. Une étude réalisée par l ORSTOM en 1983 a donné les résultats suivants pour ce kori : coordonnées géographiques de l exutoire du bassin : lat.nord ; long. Est 7 31 la surface du bassin versant est de :4000Km 2 la pluie moyenne annuelle Pan est de 210mm la pluie décennale journalière P10 est prise égale à 57mm le débit décennal observé est estimé à 62m 3 /s le débit de projet est quant à lui estimée à 100m 3 /s. Ce débit est évacué à hauteur de 98% par le radier. Mais ce radier apparaît en remblai par rapport au TN amont et aval. En 1999, la route a été submergée sur une longueur de 3.5Km environ pendant une durée de 4 jours et l ouvrage a été refait avec un rehaussement de 20 à 30cm. La pente du kori à l aval est très faible et le lit est peu marqué mais large. Le relèvement effectué ainsi que la mise en place des merlons de guidage des eaux en amont du radier constitue une réponse aux problèmes du kori Tourouf, la route étant callée au-dessus des plus hautes eaux ; le dispositif peut fonctionner comme un seuil radier avec la nécessité de renforcer les protections en aval Diagnostic des ouvrages Pour une étude de réhabilitation d une route existante, l étude hydraulique passe par une inspection détallée des ouvrages existants afin de vérifier leur fonctionnement, relever leurs dégradations puis envisager des solutions adéquates(un exemplaire d une fiche d inspection d ouvrage est joint en annexe). Ces solutions peuvent aller des réparations à la reconstruction en passant par un renforcement de la capacité d évacuation. Les différents problèmes rencontrés sur les ouvrages de la RTA sont très variés. Trois grandes zones regroupant des problèmes spécifiques peuvent être identifiées, soit du sud au nord : 1. le secteur compris entre Tahoua et la falaise de Tiguidit où la route suit la vallée de Tabalak sur environ 300km 2. le secteur de l Irhazer, vaste vallée entre la falaise de Tiguidit et Agadez 3. le secteur Agadez-Arlit caractérisé par un environnement désertique où la présence de sable et les problèmes de transport éolien sonts essentiels. Sur ce tronçon, la RTA coupe un grand nombre de koris qui drainent les versants ouest de l Aïr. Tous ces koris sont franchis par des radiers qui ont les mêmes problèmes, les koris les plus grands posant de plus gros problèmes. Grâce à un relevé exhaustif, on a dénombré 731 ouvrages sur l ensemble des tronçons de la RTA soit en moyenne un(1) ouvrage/km. Les principaux ouvrages de franchissement sont constitués de dalots de faibles hauteurs, de buses en béton ou métalliques, de 28 radiers et de 6 ponts (dont 4 ponts à travées et 2 ponts cadres tous sur le tronçon Tahoua-Agadez). 32

33 D une manière générale, on peut conclure que ces ouvrages ont bien tenu moyennant un suivi et de l entretien courant car en dehors des problèmes spécifiques aux grands radiers évoqués ci-haut, le nombre d ouvrages à reconstruire est insignifiant (15/731), après 25 ans d existence. L influence de l assainissement par rapport au montant global des travaux de réhabilitation qui s élève à plus de six(6) milliards de FCFA n est que de 6% alors que pour les travaux neufs ça pourrait atteindre les 30%. Du point de vue des dégradations, on observe : _ des dégradations de structures _ des dégradations de protections _ des dégradations d équipements _ l encombrement des ouvrages et des lits de cours d eau Les ouvrages à réhabiliter D une manière générale, les ouvrages qui feront l objet d une réhabilitation sont ceux dont la dégradation est relative à la structurre, aux protections, aux équipements ou à l encombrement des zones d écoulement. Le tableau ci-dessous donne le récapitulatif des différentes interventions par catégorie d ouvrages Travaux à entreprendre Ouvrages Réparation Réparation Travaux de Entretien de structure équipement protection courant RAS Dalots Buses(BB) Buses(BM) Radiers Ponts Totaux Pourcentages 10.4 % 17.7% 14% 38.6% 29% Du point de vue de leurs structures, les radiers rencontrés peuvent être classés en deux catégories : les radiers bétonnés revêtus ou non avec murettes amont/aval et les radiers non bétonnés constitués de deux murettes entre lesquelles sont compactés des matériaux graveleux puis revêtus. Au droit de ces derniers types de radier, la chaussée est sujette à des déformations sensibles d ordre structurel sans doute provoquées par un défaut d étanchéité. En dehors des travaux liés aux corps des ouvrages, d autres travaux annexes d assainissement et de drainage sont nécessaires, à savoir : _ la remise au gabarit des fossés et divergents _ le recalibrage des lits au droit des ouvrages _ la construction des digues de protection _ les curages et désensablement Les ouvrages à reconstruire Cette catégorie d ouvrages concerne particulièrement les dalots à structure mixte basée sur le système isostatique : tablier en béton armé parfois préfabriqué, reposant sur des pieds droits en béton (armé ou non) ou en maçonnerie de moellons ; cette liaison assurée par appui simple 33

34 du tablier sur les pieds droits n offre aucune garantie aux ouvrages d affronter l action combinée des efforts dus aux chocs multiples du passage des véhicules et des poussées de terre. Comme dégradations, on note : _ un déplacement du tablier par rapport à la structure portante, entraînant de graves déformations de la chaussée ; _ un déplacement des éléments préfabriqués ; _ un cisaillement de la structure portante entraînant des fissures. Au total quinze (15) dalots sont à reconstruire sur les 731 ouvrages existants. En général la plupart de ces ouvrages qui présentent les pathologies évoquées ci-dessus et qui sont à reconstruire datent de la période des indépendances. Du point de vue des méthodes d exécution, pour les routes bitumées, la réhabilitation est faite par les méthodes classiques c est-à-dire par les procédures de marchés exécutés par les grandes entreprises de TP avec des équipes spécialisées pour la construction des ouvrages. 2.6 Routes et restauration de l environnement à travers l assainissement Les problèmes économiques et écologiques sont fortement imbriqués au Niger et peuvent être résumés par les constats suivants : _ la population s accroît plus rapidement que la production agricole ; _ les déficits pluviométriques sont généralisés depuis trente ans ; _ les rendements des productions végétales décroissent du fait de l appauvrissement continu des sols et de l absence d une maîtrise des eaux fournies par une pluviométrie de plus en plus faible. Cet état de fait a amené les gouvernements, avec l aide de certains partenaires, à penser à une meilleure politique de gestion de ressources naturelles soit à travers un programme de conservation et gestion des eaux et des sols(pcgs). Le premier objectif de toute réhabilitation est de stopper la dégradation, particulièrement l érosion des sols, mais également la dégradation des eaux et de la végétation. Cette approche amorcée depuis une vingtaine d années à travers des projets de développement rural a vu son expansion au domaine routier ces dernières années. En effet, la nouvelle stratégie de construction des pistes rurales privilégie l étude et la réalisation des petits ouvrages en pierres sèches avec comme objectifs : _ la construction d ouvrages plus économiques avec de la main d œuvre et des matériaux locaux ; _ récupération des sols libérés par les pierres ; _ régénération de la végétation naturelle grâce à un meilleur épandage des eaux Dans cette catégorie d ouvrages on peut citer, en fonction de la topographie du terrain et de la nature de l écoulement : 1. les radiers simples 2. les seuil radiers 3. les doubles seuils radiers avec bassins de dissipation 4. les murettes 5. les diguettes 34

35 6. les digues filtrantes, etc (voir plans ci-joints + des images de chantiers) Les seuils constituent une mesure technique appropriée pour le traitement des lits mineurs car ils ont comme objectif de rehausser le niveau des crues et de stabiliser le fond du thalweg. Les risques dans les techniques de seuils en sols sableux à limoneux, ne viennent pas tant de l eau qui coule par-dessus le seuil, que de celles qui coulent en dessous et dans les talus en contournant le seuil.ces eaux peuvent causer des érosions internes ou provoquer des ruptures par effet de renard qui est, par expérience, la cause principale de destruction des seuils. Exemples pratiques : L objectif de la présente étude est de déterminer les débits de crue du bas fond situé au PK Deux méthodes ont été utilisées à cet effet : la méthode CIEH, la méthode 0RSTOM. 1. Climat Le climat de la zone d étude, comprise entre 2 7 et 2 12 Est de longitude et de à de latitude Nord, est de type soudano sahélien (encore appelé type nord-soudanien), avec une saison sèche d octobre à mai et une saison des pluies qui arrive jusqu à septembre. Quelques pluies, rares et peu abondantes, peuvent encore tomber en avril et octobre. La pluviométrie moyenne de la zone est d environ 550 mm (données météo et carte CIEH). La température varie entre la valeur minimale de 15 les mois de décembre-janvier et la maximale de 42 en avril-mai. Les températures diurnes en janvier peuvent atteindre jusqu à 35 tandis que les nuits des mois d avril et mai ne descendent guère au-dessous de 28. L harmattan, vent sec venant de l Est, souffle de décembre jusqu en avril. A partir de mai, il se heurte aux vents d Ouest, humides, ce qui provoque les premiers cyclones. Les températures mensuelles moyennes en degré Celsius sur une période de 16 ans ( ) enregistrées à la station météo de Niamey aéroport sont : Jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Déc. Moy/an Minimum Maximum Moyenne

36 Jan Fev Mar Avr Mai Jui Jul Aoù Sep Oct Nov Dec Minimum Moyenne Maximum Les pluies mensuelles sur une période de 16 ans ( ) Stat. Pluv. Hauteurs des précipitations (mm) Jan Fév Mar Avr. Mai Juin Juil Août Sept Oct Nov Déc Année Niamey Aéroport Calcul des débits Le débit de crue des eaux de ruissellement a été calculé pour le bassin du bas fond du PK 2.679, en appliquant les méthodes CIEH et ORSTOM, établie à partir des débits enregistrés aux stations hydrométriques de bassins de différentes grandeurs dans la zone du sahel ; source : Monographies Hydrologiques ORSTOM STATION/BASSIN SURFACE CRUES DEC km 2 m 3 /s Bassin N Bassin N Bassin N

37 Bassin N Bassin N Bassin N 6 1' Bassin N 7 2' Bassin N 8 4' L équation suivante a été définie : Q 10 = 59,824 x Ln(S) 221,65 Où : - Q 10 = débit en m 3 /s pour un temps de Récurrence de 10 ans - S = superficies en km 2 CRUES DECENNALES EN FONCTION DES SURFACES DES BASSINS ' ' ' ' ' ' ' ' ' Surf ace ( S) =km² Q = Ln(S) R 2 = Cette formule donne les débits pour un Temps de Récurrence de 10 ans pour les bassins versants de surface supérieure à 50 km 2. PARAMETRES DE CALCULS HYDROLOGIQUES 37

38 Localité Ig S Kr10 Pan A P10 (m/km) (Km2) 0u C (mm) (mm) Kongou gorou Méthode ORSTOM donnant Q en fonction de S Calcul des débits des koris Bassin versant S bassin (km²) Débit m3/s Kongou Gorou

39 CALCULS HYDROLOGIQUES Bassin versant Méthode CIEH Localité BV S Kr10 ou C I g Pan Pm 10 Q 10 1 Q 10 2 n (Km 2 ) (%) (m/km) (mm) (mm) (m 3 /s) (m 3 /s) Kongo Gorou FORMULES UTILISEES CIEH: Q 1 10 = 0,095*S0.643*Ig0.406*Kr Q 2 10 = 0,0912*S0.643*Ig0.399*Kr TABLEAU RECAPUTILATIF LOCALITE BV S (Km 2 ) DEBIT CALCULE DEBIT PROJET Kongou Gourou N Méthode de surface CIEH 1 m 3 /s CIEH 2 m 3 /s Q 10 (m 3 /s) Dimensionnement des ouvrages Les ouvrages prévus dans les koris sont des seuils radiers avec bassin de dissipation ou des radiers secs ; leurs caractéristiques sont données sur les différents plans. Le dimensionnement hydraulique a été fait pour la vallée du Pk 2.679, pour le reste des ouvrages le dimensionnement a été réalisé en fonction des observations faites sur chaque site. La topographie des sites, les baisses de crue ont entre autre été prises en compte pour ce dimensionnement. Dimensionnement ouvrage du PK On utilisera la formule du déversoir de Cipolletti : Q = x l x h x ( 2 x g x h ) ½ = 1.86 x l x h 3/2 Q = 164 m3 / s l = 111 m la hauteur h est inférieure à 86 cm. Les caractéristiques de tous les ouvrages sont indiquées sur les plans. 39

40 2.6.1 Fonctions des ouvrages seuils : Ces ouvrages permettent de : _ garantir une stabilité contre l érosion sur toute la largeur du bassin versant _ faire rehausser le lit du cours d eau _ niveler de façon régressive le bas-fond depuis l ouvrage _ assurer la fonction protectrice contre l érosion par le contrôle des écoulements dans le lit majeur _ contrôler les débits dans le lit et dans les zones d inondation afin de réguler le régime hydrique de la vallée. Les buses et dalots sont généralement exclus du système car ce sont des ouvrages qui aggravent l érosion des sols Recommandations pour la technique des seuils : Version 2005 Travail en progrès, Heinz Bender Les expériences avec plus que 200 seuils d épandages, repartis sur les quatre zones : Tahoua/Niger, Téra/Niger et Ouaddai-Biltine/Tchad et Gnagna/Burkina Faso, sont bien avancées. Cependant, dans des conditions difficiles, nous sommes encore loin de la routine. C est la raison pour laquelle ce document est considéré comme un «travail en progrès». Au fur et à mesure, il est prévu de modifier ou de compléter nos recommandations. L approche seuils d épandages : L intervention à l aide de seuils d épandages a comme but les objectifs principaux suivantes : 1. L arrêt du processus de dégradation et son inversion. La première mesure est la correction des effets de l érosion. Ceci déclenche ensuite la réhabilitation et la régénération de l ensemble des ressources naturelles dans les bas-fonds. 2. La gestion de l eau et des sols dans les bas-fonds, sans modifier l écosystème de manière importante. L épandage augmente la surface submergée et la durée de la submersion. Le résultat est une augmentation proportionnelle de l infiltration. Cette infiltration alimente la nappe phréatique ou reste stockée sous forme d eau capillaire à proximité de la surface du sol. Le stockage en forme d eau superficielle pour des longues durées est plutôt l exception. A noter, que l eau capillaire est en zone sahélienne souvent plus importante pour les cultures et la végétation naturelle que l eau de la nappe. La submersion de zones dégradées a comme effet : l infiltration d eau, le dépôt de fertilisants, argiles et matière organique, la régénération de la végétation grâce à l eau, 40

41 la végétation contribue à la restructuration (réhabilitation) du sol. Ceci facilite la gestion des sols, augmente le rendement et constitue également une augmentation de la résistance du sol contre l érosion. Les techniques : La recherche de techniques appropriées nous a amené de travailler avec la maçonnerie en pierre et des mesures en pierres sèches. Les avantages de la maçonnerie par rapport aux gabions sont évidents : Aspects techniques : des problèmes techniques dues à l érosion interne et les risques de renard sont réduits. Coûts : L unité de volume est moins chère pour la maçonnerie par rapport aux gabions. De plus, la maçonnerie permet d économiser de 40 à 50 % de volume par rapport à une construction comparable en gabions. La durabilité et l entretien : la maçonnerie est clairement plus durable que les gabions. Les travaux de réparation peuvent être faits par la population locale. Par contre, le remplacement de certains gabions rouillés ou déchirés n est pas faisable à certaines positions de l ouvrage. La durabilité des mesures en pierres sèches nécessite l association d une végétation herbacé ou arbustive. Celle-ci peut s installer de soi-même ou être plantée. L utilisation correcte des mesures en pierres sèches est donc en même temps une protection biologique! La construction de tous les ouvrages et mesures en approche HIMO (haute intensité de main d œuvre) avec la population locale/paysanne, ainsi que l utilisation des matériaux locaux a été une condition pour le développement des techniques présentées dans ce document. Les études : Des recommandations techniques sont une aide. Cependant, elles ne peuvent pas remplacer des compétences techniques nécessaires au travail. Les difficultés pour les ouvrages hydrauliques dans des sols sableux, dans un environnement dégradé, s expliquent par la complexité des problèmes : Les ouvrages sont déterminés par trois domaines techniques différents : la géotechnique, l hydraulique et l environnement. Les deux premiers domaines peuvent être traités en grande partie à l aide des recommandations techniques. Cependant, pour les questions environnementales, ceci n est que possible de manière réduite. Cela a les conséquences suivantes en ce qui concerne les compétences nécessaires pour la réalisation correcte des études : Dans des conditions environnementales relativement simples, une application assez directe des recommandations est possible. Donc, une expérience réduite permet déjà une bonne performance. Le fait que les interventions techniques sont fortement conditionnées par l environnement, surtout l environnement dégradé, est la raison pour laquelle dans des conditions difficiles une bonne performance n est possible qu avec une expérience pratique importante. Une grande partie des questions environnementales qui touchent la planification de seuils d épandages n est pas enseignée dans des écoles techniques et universitaires. Donc, le jugement du contexte environnemental est important. Pour mieux distinguer les difficultés il est utile de se rendre compte des objectifs des interventions. 41

42 Le but général des seuils d épandage est l arrêt ou l inversion des processus de dégradation. Ceci concerne l ensemble des ressources naturelles : eau, sol (érosion, dégradation) et végétation. Le niveau de difficulté dépend donc fortement du niveau de la dégradation. Les caractéristiques d un cas peu difficile sont : Une dégradation ou érosion locale, Des signes de dégradation facilement identifiable, L inversion est possible avec peu de mesures, en général réalisable dans une année, Les impacts des interventions sont facilement prévisibles. Dans un tel cas les recommandations techniques sont plus ou moins directement applicable. Les études particulières ne sont souvent pas nécessaires. Les caractéristiques d un cas difficile sont : La dégradation est accentuée à une grande échelle et l érosion est profonde. Dans ce cas il est difficile de trouver un site pour le dernier seuil (le plus menacé) en aval, et des interventions nécessaires s étalent parfois sur plusieurs années. La dynamique de l environnement, surtout la sédimentation et l érosion, sont variables d une année à l autre et leur développement n est pas connu d avance. Les interventions modifient une dynamique complexe, donc, les impacts sont difficiles à prévoir de manière quantitative. Ceci nécessite un suivi technique des ouvrages et de ses impacts, permettant de réagir aux situations imprévues et de modifier la conception des ouvrages ou du système, c est à dire, de l ensemble des ouvrages. Dans ce cas une étude de faisabilité (étude générale) est recommandée. Les recommandations techniques permettent de réduire le volume des études. Cependant, des connaissances approfondies sur la géotechnique, l environnement, l hydraulique et l hydrologie sont nécessaires. Au-delà de la formation technique, une expérience assez large sur le terrain avec l approche en question est indispensable. Déroulement de l étude DAO (dossier appel d offre) : L étude de faisabilité ou pré-étude définit le site approximatif et le type de seuil et ses dimensions approximatifs. Sur cette base, l étude DAO se déroule selon les étapes suivantes : 1. Le meilleur emplacement pour le seuil, permettant une adaptation optimale de l ouvrage au terrain, est à identifier. Ce site peut être 50 à 100 m en amont ou en aval du site déterminé dans la pré-étude. 2. Le type d ouvrages est à confirmer ou à identifier. 3. Ensuite l ouvrage avec les contreforts et les ailes est à implanter à l aide des points clés. Un profil à travers le bas-fond, dans l axe du seuil est à relever. Au cas ou une partie des ailes sont incliné par rapport à l axe du seuil, le profil topographique le long de ses ailes est également à faire. Le travail d implantation et le relevé des profils peut se faire de manière itérative ou une tâche après l autre, selon le complexité du cas. 42

43 4. Toutes les dimensions qui seront modifiées par rapport aux recommandations sont à définir. Le niveau du contre-seuil (en générale le 0.0) est à déterminer et un repère doit être placé. 5. Dans des cas non évidents, il est souvent une aide, de tirer une ficelle au niveau du seuil et de regarder «l ouvrage» à une certaine distance. 6. L implantation permet de relever les dimensions exactes de toutes les parties de l ouvrage. 7. Au bureau reste encore : a. de dessiner les profils avec côtes du projets au propre, b. d écrire ou de dessiner les adaptations des contreforts au terrain, c. de décrire les détails particulier, d. d établir les avants métrés, e. d établir le rapport dans la forme et avec les éléments désirés. Les coupes à travers et le plan en situation existent déjà. Cette démarche de conception d ouvrage sur le terrain a été choisie, parce que l observation directement sur les terrain est souvent nécessaire pour une conception correcte et adaptée au terrain. L exception est le cas de bas-fonds très larges (> 700 m). Dans ce cas, la préconception des ailes à l aide d un ou de plusieurs profils à travers peut être utile. 43

44 2. Type 1 : seuils à faibles débits dans des sols homogènes Dimensions des seuils en fonction de la hauteur Tableau 1 : Dimensions principales en cm, en fonction de la hauteur hauteur H fouille bassin de dissipation épaisseur murets 1) seuil simple étape 1 a / b étape 2 c / d / e Sbd1 Sbd2 seuils longitudin. 50 à 70 - / / à 95 - / / à / / seuil double 120 à / 60 60/60/ à / 70 70/70/ à / 70 80/80/ ) l épaisseur du muret peut être adapté aux conditions du terrain et au débit Seuils à faible débit dans les sols stratifiés : PLAN ET COUPE A A B B 100 cm sol compacté A - A S bd1 S bd H TN raidisseurs H/ TN(lit)=

45 2.6.3 Réalisation des travaux en haute intensité de main d œuvre (HIMO) L une des particularités de ces ouvrages est qu ils sont réalisés en haute intensité de main d œuvre (HIMO) et exigent peu d ouvriers qualifiés. Par définition, un projet à haute intensité de main d œuvre(himo) ou haute intensité d emplois est un projet où la main d œuvre est la ressource prédominante. La technique d exécution en HIMO implique une gestion plus difficile et un encadrement plus nombreux, une logistique lourde pour loger, ravitailler et déplacer les ouvriers. Pour réussir cette technique, certaines conditions doivent être remplies, à savoir : 1. Conditions relatives aux ressources humaines Dans les pays en développement, la main d œuvre est généralement disponible mais il y a un seuil de densité de population en dé ça duquel la méthode HIMO est difficile d application, notamment dans les zones désertiques où la disponibilité et le transport s avèreront difficiles. A cela il faut ajouter les besoins de formation, de programmation dans le temps et d organisation. 2. Conditions techniques La méthode a ses limites dans la nature des taches que l on voudrait exécuter manuellement pour questions de compétitivité, d efficacité et de qualité. Par exemple : le compactage est toujours plus efficace à la machine. 3 Conditions financières : Il faut une souplesse dans la comptabilité avec un mode de rémunération qui pérennise le paiement dans le délai. Par exemple : appliquer le paiement à la tache, à la production ou journalier. 4. Environnement favorable aux techniques HIMO Pour l épanouissement des techniques HIMO, certains goulots d étranglement doivent être levés à savoir : _ absence d une politique nationale en la matière ; _ formation et équipement des PME _ formations des cadres de l administration _ formation des bureaux d étude _ réelle capacité de gestion de contrats _ disponibilité de matériaux locaux à proximité des chantiers _ possibilité de mobilisation de main d œuvre en quantité suffisante ;. _ pérennité des financements :disponibilité des bailleurs de fonds. Au Niger, on trouve dans ce domaine la banque mondiale, la coopération Allemande, la coopération Luxembourgeoise, la coopération Suisse Quel bilan peut-on tirer de ces techniques? Les ouvrages en pierres sèches constituent une réelle alternative pour les routes rurales, sous le triple signe de franchissement, d assainissement et de restauration de 45

46 l environnement en milieu semi désertique ou désertique. Cependant, l adaptation de ces techniques aux conditions locales et leur intégration dans l écosystème peuvent constituer des limites voire des handicaps à l application de ces mesures. Sur le plan technique, au vue du diagnostic réalisé sur les ouvrages mis à l épreuve durant quelques années, le suivi et l entretien s imposent et ceci met en évidence la nécessité d une amélioration de la qualité technique,à l exemple des phénomènes d érosion interne et d effet renard solutionnés à travers les écrans étanches. La stratégie de formation action reste, à n en point douter, un modèle de transfert d expériences et l intégration des mesures techniques dans une gestion de terroir durable demande de la part de tous les intervenants de nouvelles formes de coopération et une compréhension plus large de leur responsabilité. L initiation à la maîtrise d ouvrage des bénéficiaires que sont les communautés villageoises et l intégration des techniques HIMO constituent un gage pour la pérennité des ouvrages en favorisant les conditions de suivi et d entretien. Sur le plan socio-économique, elles permettent de lutter contre la pauvreté et l exode rural en procurant des emplois temporaires. CONCLUSION L e thème «assainissement», même limité au domaine routier, est un sujet très vaste qui ne pourrait être traité en quelques dizaines de pages. La première partie qui constitue quelques rappels théoriques s inscrit dans l ordre général et par conséquent, peut avoir un caractère universel. Elle pourrait s étendre jusqu aux calculs des structures mais pour rester dans l esprit de l exposé, nous nous sommes limités aux aspects dimensionnement. Quant à la seconde partie, elle présente les aspects essentiels des expériences Nigériennes en matière d assainissement routier en milieu désertique durant les cinq dernières années et constitue le fond de l exposé qui a pour but les échanges d expériences entre collègues des différents pays. Nous faisons appel à l indulgence de tous pour les éventuelles imperfections qui pourraient être constatées. Je profite de cette occasion pour remercier Monsieur le Directeur général des travaux publics du Niger, tous les responsables du ministère de l équipement ainsi que tous les collègues qui ont, de près ou de loin, facilité l élaboration de ce rapport. 46

47 ANNEXES _ PHOTOS _ FICHES TYPES D INSPECTION ET DE SUIVI D OUVRAGES _ PLAN D UN MINI-BARRAGE _ PLANS TYPES D OUVRAGES EN PIERRES SECHES BIBLIOGRAPHIE 1. Etude de la réhabilitation de la route Tahoua Agadez-Arlit, BCOM, 2000 Actualisation par TECHNI-CONSULT, Rapports annuels d entretien routier de la DRTP d Agadez de 2000 à Etudes sur les ouvrages en pierres sèches réalisé par le groupe ART & GENIE 4. Les bas fonds au Niger, Transfert d expériences : Heinz Bender & Issa Ousseini PCGES : programme conservation et gestion des eaux et des sols au Niger 5. Les routes dans les zones tropicales et désertiques : _ Tome2 : Etude technique et conception _ Tome3 : Entretien Paris, 2 e édition Guide pratique pour la conception des routes et autoroutes Paris, Les ouvrages en gabions Ministère de la coopération française ; Paris, Hydraulique routière Ministère de la coopération FRANCAISE, PARIS. Edition