Travaux de mise en sécurité du barrage de BAGRE, Edouard Mine

Colloque CFBR-SHF: «Dimensionnement et fonctionnement des évacuateurs de crues», 20-21 janvier 2009, Lyon –
Edouard Mine, Jean Michel Bocquet, Ernest Ye – Mise en sécurité du barrage de Bagré
TRAVAUX DE MISE EN SECURITE DU BARRAGE DE BAGRE
Safety Rehabilitation Works for the Bagré Dam
Edouard Mine, Jean Michel Bocquet
Coyne et Bellier – Bureau d’Ingénieurs Conseils
9 allée des Barbanniers, 92632 Gennevilliers
Tél: +33 (0)1 41 85 03 69, Fax: +33 (0)1 41 85 03 74
Ouebabeni Ernest Ye
Direction Générale des Ressources en Eau
Ouagadougou, Burkina Faso
Le barrage de Bagré est un ouvrage à but multiple, destiné à l’irrigation et à la production d’énergie hydroélectrique,
en service depuis 1992. Il est situé au Burkina Faso, sur le fleuve Nakambe (Volta Blanche). Des travaux de mise en
sécurité du barrage vis-à-vis des crues ont été lancés en juin 2006 et se sont achevés en juillet 2007. Ces travaux ont été
jugés nécessaires suite à une crue survenue en août 1994, équivalente à la crue de projet de 1 950 m3/s (T = 10 000
ans) qui par la suite a été révisée à 5 500 m3/s.
Les travaux imposés par la révision de l'évaluation des crues portèrent principalement sur la construction d’un
évacuateur complémentaire, permettant d’augmenter d’environ un tiers la capacité d’évacuation initiale du barrage.
C’est un seuil libre implanté en rive droite, d’une longueur de 175 mètres. Des aménagements ont été prévus ayant
pour but, d’une part de réduire les gradients de percolation en fondation sableuse (rideau de palplanches à l’amont) et
d’autre part de protéger les zones de sorties de l’érosion interne (filtre géotextile et couches drainantes).
En complément à la construction de cet évacuateur de secours, la sécurité a été également renforcée par
l’aménagement de la crête du barrage sur une longueur développée de 4 200 mètres. Les travaux consistaient
principalement à prolonger l’étanchéité du noyau argileux au moyen d’une géomembrane en PVC, à rehausser la crête
de 55 cm en moyenne et à mettre en place un mur parapet du côté amont.
Safety Rehabilitation Works for the Bagré Dam
The Bagré dam is a multipurpose dam operational from 1992 and used for irrigation to downstream wetlands and for
hydroelectricity production. The dam is located 230km south east of Ouagadougou, in Boulgou province, Burkina Faso,
on the Nakambe river (former Volta Blanche). Safety rehabilitation works have been undertaken to protect the dam
against flood hazard, they took place between June 2006 and July 2007.
These woks were decided after the 1994 flood event which was equivalent to the design flood of the project, the peak
estimated at that time was 1 950m3/s and was later corrected to the value of 5 500m3/s.
The safety rehabilitation works were dealing basically with the construction of an additional spillway increasing of one
third the discharge capacity of the dam. This new structure is a free weir, 175m long, located on the right bank.
Therefore the design of such a spillway had to face the problem of internal erosion into the foundation soil made of fine
sand. Specific construction details have been implemented in order to reduce gradients at the upstream part (watertight
sheet pile curtain) and to protect downstream areas from high gradients (geotextile filter and drain material layers.
In addition to the spillway, the discharge capacity of the dam is also strengthened in a way by raising the crest of the
dam to an additional vertical extent of 55cm in average. The works on the existing crest length of 4 200m were
composed of several tasks, i.e. mainly raising the watertight core with a 2mm PVC membrane, backfilling the crest,
disposal of an upstream parapet wall and additional various minor works.
I
INTRODUCTION
Le barrage de Bagré est implanté à 230 km au sud-est de Ouagadougou, Burkina Faso, sur le fleuve
Nakambé (ex Volta Blanche) à environ 30 km de la frontière du Ghana. L’aménagement de Bagré constitue
un pôle de développement à vocation mixte, énergétique et hydro-agricole, s’articulant autour :
• d’un barrage d’une capacité de 1,7 milliards de mètres cubes ;
• d’une centrale électrique de 16 MW, pour un productible annuel de 44,5GWh ;
• d’un périmètre irrigable avec un potentiel de l’ordre de 30 000 hectares.
Le bassin versant a une superficie d’environ 32 000 km².
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Le projet de mise en sécurité consista principalement à réaliser des travaux permettant d’ajuster la capacité
d’évacuation du barrage à la nouvelle crue de projet (5 500 m3/s de débit de pointe, T = 10 000 ans). En effet,
l’aménagement constitué d’une digue en terre zonée de 4 200 m de long et d’un évacuateur équipée de quatre
vannes segments a connu le passage d’une crue égale à la crue de projet initiale, deux ans après sa mise en
eau en 1992. La côte des PHEE n’a pas été atteinte, la crue étant survenue sur un plan d’eau inférieur à la
côte normale d’exploitation.
II LE PRINCIPE DE MISE EN SÉCURITÉ
Les études d’alternatives de réhabilitation du barrage devaient satisfaire les critères suivants :
• laminage de la crue déca-millénale sans dommages au barrage et ouvrages annexes ;
• laminage de la crue maximale probable sans rupture du barrage.
Les résultats ont permis d’établir une courbe actualisée de décharge de l’évacuateur et de définir les
améliorations structurelles à apporter. La solution technique proposée à l’issue des études de faisabilité et
d’avant projet, comporta la réalisation d’un évacuateur complémentaire, ainsi que divers aménagements au
droit de la crête de la digue et à proximité de l’usine.
Tableau 1
Dimensionnement adopté pour la mise en sécurité
Situation initiale Situation finale
Cote de Retenue Normale
Débit de crue de pointe
Cote de PHE
Débit maximal évacué par l’évacuateur vanné
Débit maximal évacué par l’évacuateur additionnel
Débit maximal évacué, total
235m
1 950m3/s
235,3m
1 660m3/s
1 660m3/s
235m
5 500m3/s
237,4m
2 815m3/s
1 249m3/s
4 064m3/s
III L’ÉVACUATEUR ADDITIONNEL
Son débit spécifique est de l’ordre de 7m3/s/ml pour la nouvelle crue de projet. Il fonctionne pour des crues
de fréquences de retour supérieures à 100 ans.
La particularité de cet aménagement provient du fait que l’ouvrage a été disposé en extrémité rive droite du
barrage, en venant démolir l’extrémité de la digue et entailler la rive. Par conséquent l’emprise est réalisée
dans des terrains superficiels sensibles à l’érosion. De ce fait, des dispositions constructives destinées à
limiter les gradients en fondation du seuil libre ont été mise en œuvre, notamment en réalisant un rideau
d’étanchéité amont en palplanches et en aménageant une zone drainante immédiatement à l’amont de la
bêche du radier du bassin de dissipation. Une large fosse garnie d’enrochements termine l’ouvrage et permet
de restituer les débits dans le chenal aval avec des vitesses minimisées (Fig.1), en association avec un contre
seuil implanté à cent mètres à l’aval.
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Fig.1 - Coupe transversale du seuil additionnel
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plot béton formant le seuil
radier en béton armé
joint PVC étanche
rideau de palplanches, raccordé
au joint étanche et au béton
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matériau drainant protégé par un géotextile
matériau de transition protégé par un géotextile
enrochements
arène compacte
IV REHAUSSE DE LA CRÊTE
Concernant les travaux en crête de l’ouvrage, le point particulier résida dans la rehausse totale du sommet
du barrage, en effet non seulement la crête mais aussi le dispositif d’étanchéité ont été surélevés. La Figure 2
ci-après illustre les dispositions adoptées.
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Fig.2 - Coupe type en crête, avant et après travaux de réhabilitation
géomembrane PVC 2mm
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câbles de commande et de
communication disposés dans un
tranchée de pose rebouchée avec un fond
caniveau
béton préfabriqué
d’argile puis du tout venant
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parapet amont en enrochements
remblai traité au ciment sur ses 20cm
percolés
supérieurs puis revêtu d’un monocouche
bitumineux
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Le prolongement de l’étanchéité du noyau argileux a été réalisé au moyen d’une membrane PVC de 2mm
d’épaisseur. La membrane pénètre dans le noyau argileux, puis est relevée jusqu’au niveau initial de la crête.
Après une planche d’essai destinée à comparer différentes variantes d’exécution (géométrie de la tranchée
donc de la surface de pose de la membrane), la solution technique finalement choisie fut une tranchée
verticale de l’ordre de 60cm de large, permettant une mise en place correcte de la membrane et de minimiser
le volume de déblais. Le remblaiement de la tranchée de pose s’est essentiellement déroulé manuellement, au
moyen d’une haute intensité de main d’œuvre.
Fig.3 – A gauche : Vue de la construction du seuil en rive, Vue de l’excavation de la tranchée en crête.
A droite : Vues avant et après la pose de la membrane dans la tranchée.
V CONCLUSIONS
Sur la base d’un projet sain et malgré de fortes contraintes appliquées au chantier (excavations de
l’évacuateur à réaliser en saison sèche, exigüité pour le travail en crête, pas d’interruption de la production
électrique) les travaux de mise en sécurité du barrage de Bagré se sont correctement déroulés, pour finir dans
le budget et le calendrier prévus.