Nous présentons dans cet article, une étude sur le phénomène de l'envasement de la retenue du barrage de Beni Amrane et son impact sur la réduction de la capacité utile et la durée de vie de la station de pompage (qui refoule l'eau vers le réservoir de Keddara lequel alimente le grand Alger). Les chasses pratiquées périodiquement par les six vannes de fond se sont avérées peu efficaces, puisqu'elles ont permis d'évacuer uniquement les sédiments déposés près de la digue, soit un volume de 2,2 millions de m3 durant la période 1988-1996. L?étude que nous avons menée sur le modèle réduit du barrage de Beni Amrane nous confirme que les sédiments déposés près des vannes peuvent être évacués par les pertuis de vidange. L?évolution des dépôts sédimentaires dans la partie centrale est considérable donnant ainsi un dépôt de sédiments uniforme dans l'ensemble de la retenue avec un classement granulométrique moins net.
Silting of Beni Amrane Dam (Algeria): mechanisms and control using the flushing technique
, Maître de conférences Université de Blida.
Nous présentons dans cet article, une étude sur le phénomène de l’envasement de la retenue du barrage de Beni Amrane et son impact sur la réduction de la capacité utile et la durée de vie de la station de pompage (qui refoule l'eau vers le réservoir de Keddara lequel alimente le grand Alger). Les chasses pratiquées périodiquement par les six vannes de fond se sont avérées peu efficaces, puisqu’elles ont permis d’évacuer uniquement les sédiments déposés près de la digue, soit un volume de 2,2 millions de m³ durant la période 1988-1996. L’étude que nous avons menée sur le modèle réduit du barrage de Beni Amrane nous confirme que les sédiments déposés près des vannes peuvent être évacués par les pertuis de vidange. L’évolution des dépôts sédimentaires dans la partie centrale est considérable donnant ainsi un dépôt de sédiments uniforme dans l'ensemble de la retenue avec un classement granulométrique moins net.
In this article we present a study of silting of Beni Amrane dam and its impact on the reduction in the available storage capacity and the operational life of the pumping station (transferring water to Keddara reservoir, which supplies greater Algiers). Flushing by means of the six sluice gates has had little effect, as this only allows the removal of sediment deposited close to the wall of the dam, representing a volume of 2.2 million m³ during the period 1988-1996. Our study, based on a scale model of the Beni Amrane dam confirms that sediment deposited near the sluices can be removed via the sluice outlets. There was a considerable build up of sediment in the central section giving a uniform deposit throughout the reservoir but with particle size was less clearly defined.
Mots clés : Algérie - Envasement - Beni Amrane - Chasses - Vannes de fond.
Keywords: Algeria - Silting - Beni Amrane - Flushing - Sluice gate
Le réservoir de Keddara d'une capacité de 145 106 m³ est destiné à alimenter en eau potable le grand Alger ; plus de 65 % de son volume provient du barrage de Beni Amrane.
Problématique
Ce dernier se trouve menacé par le phénomène de l'envasement ; environ 8,5 millions de m³ de vase se sont déposés durant la période 1988-1996, menaçant ainsi la station de pompage de Beni Amrane et réduisant la capacité utile du barrage de Keddara. La pratique périodique de la technique de chasse a certainement contribué à réduire le taux de sédimentation de la retenue du barrage de Beni Amrane.
Cette étude tente de donner une approche sur l'évolution de l'envasement dans la retenue et l'efficacité de la technique de chasse.
Situation et caractéristiques du barrage de Beni Amrane
Le barrage de Beni Amrane est situé sur l'oued Isser à environ 40 km de la côte, à l'est du village du même nom. L'ouvrage, d'une hauteur de 39,5 m au-dessus du lit, donne origine à une retenue de 15,6 millions de m³ ; capacité suffisante pour servir de bassin de décantation et de régularisation pendant les périodes où les eaux seront pompées en direction du réservoir de Keddara (fig. 1 et photo 1). Le débit refoulé est de 7 m³/s. L'aménagement est destiné à satisfaire les besoins en eau potable du grand Alger. Le bassin versant du barrage de Beni Amrane est d'une superficie de 3710 km² et comporte une végétation essentiellement constituée de broussailles épaisses protégeant une terre végétale légère.
[Figure : Situation du barrage de Beni Amrane.]Keddara reservoir has a capacity of 145,106 m³ and is intended to supply greater Algiers with drinking water; over 65 % of its volume comes from the Beni Amrane dam.
Problems
The latter is threatened by silting. Around 8.5 million m³ of silt was deposited during the period 1988-1996, thus threatening the Beni Amrane pumping station and also reducing the available storage capacity of the Keddara dam. Regular flushing has certainly contributed to a reduction in the sedimentation rate at the Beni Amrane dam.
The aim of this study was to provide an approach to the development of silting in the reservoir and the effectiveness of the flushing technique.
Location and characteristics of Beni Amrane dam
Beni Amrane dam is situated in Isser wadi around 40 km from the coast, to the east of Beni Amrane village. The dam itself rises 39.5 m above the bed of the river, and originally gave a reservoir with a volume of 15.6 million m³, a sufficient capacity to serve as a sedimentation and regulation basin during the periods when water is pumped towards Keddara reservoir (fig. 1 and photo 1). The rate of output is 7 m³/s.
installation was designed to meet the drinking water requirements of Algiers. The catchment area of Beni Amrane dam is 3,710 km², with a vegetation mainly consisting of thick scrub protecting a topsoil that is slightly silty near the dam. Upstream, the vegetation is more sparse and in places there is marked gully erosion (fig. 2 and photo 2).
Inputs to the reservoir
Liquid input
The hydrological year can be divided into a dry season and a rainy season. The dry season extends from May to October and during this period the wadi is often dry with only a very slight flow. Showers may occasionally occur but they generate a considerable flow in the wadi for only three or four days. During the rainy season, from November to April, there is generally run-off in the wadi, but there is only an appreciable flow for three or four days after each rainfall. Figures 3 and 4 clearly show the marked variations in flow in the wadi, from one year to the next or from one month to the next.
ment silteuse près du barrage. Plus en amont, la végétation se raréfie et par endroits, le ravinement est prononcé (fig. 2 et photo 2).
Les apports dans le barrage
Les apports liquides
L’année hydrologique peut être répartie en saison sèche et humide. La saison sèche s’étend du mois de mai à octobre et pendant cette période, l’oued est souvent à sec avec seulement un faible débit. Des averses peuvent occasionnellement survenir mais elles génèrent un débit considérable dans l’oued pendant seulement trois ou quatre jours. Pendant la saison humide, de novembre à avril, on observe généralement un ruissellement dans l’oued, mais il n’y a un débit appréciable que pendant trois ou quatre jours après chaque pluie. Les figures 3 et 4 montrent clairement les variations marquées du débit de l’oued d’une année à l’autre ou d’un mois à l’autre.
Solid inputs
Isser wadi, with an average slope of 4 m/km, transports water heavily loaded with solid particles, consisting of silt and fine sand at concentrations of up to 265 g/l in periods of peak flow. The autumn rains (September, October and November) cause a very high concentration of solid particles in
elles ne génèrent un écoulement appréciable dans l’oued que pendant trois ou quatre jours. Pendant la saison humide qui s’étend du mois de novembre à avril, il y a généralement un écoulement dans l’oued, mais les débits ne seront appréciables que pendant trois à quatre jours après chaque précipitation. Les figures 3 et 4 montrent clairement que l’irrégularité des débits de l’oued est assez considérable, soit d’une année à l’autre, soit d’un mois à l’autre.
Les apports solides
L’oued Isser, d'une pente moyenne de 4 m/km, transporte une eau fortement chargée en particules solides, constituée de limons et de sables fins, de concentration allant jusqu’à 265 g/l en période de crues. Les pluies d’automne (septembre, octobre et novembre) provoquent dans l’oued une forte concentration en particules solides (fig. 5). Il est intéressant de constater sur la figure 6 que la valeur maximale du débit solide dans l’oued Isser a été enregistrée au cours de l’année 1971.
Envasement de la retenue
La retenue du barrage de Beni Amrane assure la fonction de bassin de décantation afin que la charge des sédiments dans l’eau transférée au réservoir du barrage de Keddara soit minimale (inférieure à 2 g/l). Une charge de solides importante dans l’eau de transfert diminuerait la durée de vie du réservoir de Keddara et de la station de pompage de Beni Amrane. La retenue permet en outre la régularisation de
L’écoulement dans l’oued Isser et l’accroissement de la quantité d’eau transférée à Keddara pour une capacité donnée de pompage. Une quantité importante des sédiments transportés par l’oued Isser se dépose annuellement dans la retenue de Beni Amrane. C’est ainsi que depuis 1988, date de la mise en eau jusqu’à 1996 (dernier levé bathymétrique), la quantité de vase déposée a été évaluée à 8,5 millions de m³, soit un taux d’envasement moyen égal à un million m³/an (fig. 7).
Quantités des vases évacuées par les vannes de chasse
Pour réduire le taux de sédimentation de la retenue et permettre à la station de pompage de transférer l’eau à faible concentration en particules solides vers le réservoir de Keddara, le barrage de Beni Amrane a été doté de six vannes de fond. Environ un volume de 2,2 m³ de vase a été évacué durant la période 1988-1996 (fig. 8), valeur que nous avons jugée trop faible par rapport au volume entrant dans la retenue.
L’efficacité des chasses opérées durant la période 1993-1996 au niveau du barrage n’a pas dépassé les 26 % du total des sédiments (fig. 9).
L’évacuation de la vase par les pertuis de vidange n’est efficace que pour la zone proche des vannes. Une fois les vannes ouvertes, une dépression en entonnoir se forme autour de la sortie.
Pour justifier ce résultat, nous avons mené une étude expérimentale sur le modèle réduit du barrage de Beni Amrane à l’échelle 1/100 telle que la similitude de type Reech-Froude soit vérifiée. L’expérimentation a été effectuée pour une série de débits d’apport (4 l/s ; 6,32 l/s ; 10 l/s ; 15 l/s ; 20 l/s).
30 l/s et 40 l/s) avec l’ouverture et la fermeture des vannes.
Les vannes sont fermées
Pour différents débits d’apport, l’écoulement dans la retenue provoque l’apparition de deux rouleaux de recirculation, l’un de dimensions importantes (le rouleau principal se manifeste au centre de la retenue), l’autre de faibles dimensions se manifeste près des vannes de fond (photo 3). Le balayage de la retenue par les centres de rouleaux de recirculation, qui représentent les zones de dépôt et de décantation des particules fines, interprète bien la répartition spatiale des sédiments dans la retenue. Nous constatons deux endroits de dépôts : un près des vannes, qui représente un faible dépôt, et l’autre au centre de la retenue où la décantation est beaucoup plus importante (fig. 10).
[Figure : Variation dans le temps de l’efficacité des chasses du barrage de Beni Amrane.]Les vannes sont ouvertes
L’ouverture des vannes (une par une) montre que le rouleau central se manifeste toujours dans la partie centrale de la retenue. Par contre, le rouleau secondaire a disparu (photo 4). Ce qui a donné un dépôt sédimentaire au centre de la retenue (fig. 11).
Évolution des dépôts sédimentaires dans la partie centrale
En se basant sur les données des levés bathymétriques de 1996, nous avons représenté sur la figure 12 l’évolution de la vase en fonction de la hauteur du barrage de Beni Amrane (vannes de fond fermées).
[Figure : Répartition des sédiments dans la retenue du barrage de Beni Amrane (vannes de fond fermées).](4 l/s ; 6,32 l/s ; 10 l/s ; 15 l/s ; 20 l/s ; 30 l/s et 40 l/s) vannes fermées et vannes ouvertes.
Vannes fermées
Pour les différents débits d’alimentation, l’écoulement dans la retenue a fait apparaître deux courants de recirculation : un grand courant principal au centre de la retenue et un petit près des vannes (photo 3). Le balayage de la retenue par les centres de ces courants de recirculation, qui représentent les zones de dépôt et de sédimentation des particules fines, reflète clairement la répartition spatiale des sédiments. Nous avons observé deux zones de dépôt : l’une, proche des vannes, où le dépôt est faible, l’autre, au centre de la retenue, où la sédimentation est beaucoup plus importante (fig. 10).
Vannes ouvertes
Lorsque les vannes sont ouvertes (une par une), le courant principal se situe toujours au centre de la retenue, mais le courant secondaire disparaît (photo 4). Il en résulte un dépôt sédimentaire au centre du réservoir (fig. 11).
Développement des dépôts sédimentaires dans la partie centrale
Les levés bathymétriques de 1996 (fig. 12) montrent l’évolution des sédiments dans la retenue. Il est intéressant de constater que les dépôts sédimentaires dans la partie centrale évoluent linéairement en fonction de la hauteur d’eau : le toit de la vase évolue parallèlement au fond de la retenue.
Cela explique que les chasses par vannes de fond n’affectent essentiellement que le matériau solide déposé près du barrage. Les sédiments situés loin des vannes ne sont plus érodés et les dépôts successifs évoluent de façon uniforme au centre de la retenue.
Granulométrie des sédiments évacués
Les analyses granulométriques de l’eau dans le barrage.
With sluices closed
For different rates of input, the flow in the reservoir resulted in the appearance of two recirculation currents, one large (the main current occurred in the centre of the reservoir), and one small near the sluice gates (photo 3). Scouring of the reservoir by the centres of the recirculation currents, which represent the areas of deposit and sedimentation of fine particles, clearly reflects the spatial distribution of sediment in the reservoir. We observed two areas of deposit, one close to the sluices, where there was a small amount of deposit, and the other in the centre of the reservoir, where sedimentation was far greater (fig. 10).
With sluices open
When the sluices were opened (one by one) the central current always occurred in the central part of the reservoir. However, the secondary current disappeared (photo 4). This resulted in a sedimentary deposit in the centre of the reservoir (fig. 11).
Development of sedimentary deposits in the central section
Based on data from the 1996 sounding surveys, figure 12 shows the development of sediment in the reservoir. It is interesting to note that sedimentary deposits in the central part evolve linearly according to the water height; the top of the silt evolves parallel to the bottom of the reservoir.
This explains that the flushing by the bottom gates mainly affects only the solid material deposited near the dam. Those located far from the gates are no longer eroded, and the successive deposits of silt evolve in a uniform manner in the centre of the reservoir.
[Figure 11 : Répartition des sédiments dans la retenue du barrage de Beni Amrane (vannes ouvertes). / Figure 11: Distribution of sediment in Beni Amrane reservoir (sluice gates open).] [Figure 12 : Évolution de l’envasement dans la partie centrale de la retenue du barrage de Beni Amrane (période : 1988-1996). / Figure 12: Development of silting in the central part of Beni Amrane reservoir (period: 1988-1996).]nous avons menées sur des échantillons de vases évacuées par les vannes de fond du barrage lors de plusieurs opérations de chasses ont donné les résultats suivants (tableau 1).
Tableau 1. Analyses granulométriques de la vase évacuée à travers les vannes de fond
| Nature des grains | Pourcentage |
|---|---|
| Argile | 15 % |
| Limon | 28 % |
| Sable fin | 43 % |
| Sable moyen | 14 % |
Il est possible de constater que plus de 57 % de sable ont été évacués dont 14 % sont du sable moyen de diamètre supérieur à 2 mm, ce qui signifie que les particules sableuses se sont déposées dans la zone basse de la retenue (près des vannes). Le classement granulométrique est moins net.
Conclusion
La retenue du barrage de Beni Amrane est soumise à un envasement accéléré, plus d'un million de mètres cubes de vase se déposent annuellement au fond de la retenue. La pratique de la technique de chasse par les six vannes de fond a permis d’évacuer uniquement la boue déposée près de la digue. La vase de la partie centrale de la retenue s'est consolidée dans le temps.
Les résultats de l'étude expérimentale sur la répartition des sédiments ont montré que pour chaque débit de crue se forme un couple de rouleaux de recirculation qui balayent l'ensemble de la retenue, l'un de dimensions importantes qui se manifeste dans la partie centrale de la retenue. L'autre rouleau, de faibles dimensions, se manifeste près des vannes de fond. Les centres de ces derniers représentent les zones de dépôt et de décantation des particules fines. La faible efficacité de la technique de chasse peut s'expliquer par le fait que seulement les sédiments déposés près de la digue sont évacués par les organes de vidange et les particules fines se décantent et se consolident dans la partie centrale de la retenue et peuvent être évacués dans ce cas par la technique de dragage.
Références bibliographiques
[1] Remini B., 1997. Envasement des barrages algériens : importance, mécanismes et moyens de lutte par la technique du soutirage. Thèse de doctorat d'État. École Nationale Polytechnique d’Alger, mars, 342 p.
[2] Remini B., 1996. « Distribution des sédiments dans les retenues », Revue Techniques, Sciences et Méthodes, n° 3, mars, pp. 196-199.
[3] Scheurtein, 1992. Le dessablement des réservoirs par la chasse. Revue Marocaine du Génie civil, n° 38, avril, pp. 54-59.
