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REPUBLIQUE DU BENIN ⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA REC

REPUBLIQUE DU BENIN ⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧ MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE ⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧ UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI ⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧ ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI ⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧⤧ DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL Option : Sciences et Techniques de l’Eau (S.T.E) MEMOIRE DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTION DU DIPLOME D’INGENIEUR DE CONCEPTION EN GENIE CIVIL Présenté et soutenu par : Sous la direction de Appolinaire TCHIKPOTO Pr CODO François de Paule Ing. PhD Maitre de conférences Enseignant à l’EPAC/UAC Année académique 2013 – 2014 T HEME : Etude de la modélisation bidimensionnelle des transports solides et de la dynamique fluviale dans un cours d’eau : Cas du fleuve Mono 7ème Promotion Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO i ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono DEDICACES Je dédie cette œuvre, A Jéhovah mon Dieu, qui par son Esprit Saint m’a fortifié et m’a permis de suivre cette formation. Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO ii ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono REMERCIEMENTS Le présent mémoire est le fruit des efforts de toute une série de personnes. Nous voudrions remercier: Notre maître de mémoire, Pr CODO François de Paule pour sa disponibilité franche et soutenue malgré les nombreuses occupations. Son expérience, critique et suggestions ont considérablement amélioré ce travail et mon niveau scientifique ; Tous les enseignants de l’EPAC et ceux du département de Génie Civil en particulier à savoir :  Pr Félicien AVLESSI ;  Pr Dr Edmond ADJOVI professeur titulaire des universités CAMES,  Pr Dr Gérard DEGAN; professeur des universités CAMES  Pr Dr Ing. AÏSSE Gérard GBAGUIDI;  Pr Dr Ing. Mohamed GIBIGAYE ;  Pr Henry SOCLO;  Pr Dr CODO François de Paule  Pr Dr Ing. Victor S. GBAGUIDI;  Pr Dr Martin P. AINA;  Dr Ing. Ezéchiel ALLOBA;  Dr Ing. Léopold DEGBEGNON;  Dr Ing. Gossou Jean HOUINOU;  Dr Ing. Agathe HOUINOU;  Dr Ing. Mathias SAVY;  Dr Ing. Tonalémi Epiphane Sonon WANKPO; Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO iii ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono  Dr Ing. Crépin ZEVOUNOU;  Dr Ing. C. Luc ZINSOU;  Dr Ing. Adolphe TCHEHOUALI;  Dr Noël DIOGO ;  Dr Ing. David BABALOLA;  Dr Nicaise YALO;  Dr Eusèbe GOUA;  Dr CHAFFA Gédéon ;  Dr Etienne SIMICLAH;  Dr ANAGO Guy ;  Architecte D.P.L.G Léon MESSAN (à titre postum)  Architecte Urbaniste Rodriguès SAMA;  M. Cosme SEWANOUDE;  Mme Eléna AHONOGA;  M. Jean K. DEGBEGNI;  Mme Yvette AGOSSOU;  M. GBAGUIDI Brice;  M. Daniel AGOSSOU Nos vifs remerciements et témoignages de gratitude vont également à : Toute ma famille; Tous mes camarades de promotion ; Tous ceux qui nous ont accordé leurs soutiens de divers ordres et qui n’ont pas été cités nommément; Nous en sommes extrêmement redevables pour vos divers soutiens. Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO iv ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono HOMMAGES Qu’il me soit permis de rendre un hommage mérité : A mon maître de mémoire : Pr CODO François de Paule. La disponibilité, les conseils, l’assistance, malgré vos diverses occupations quotidiennes, ainsi que la rigueur dont j’ai bénéficiée m’ont été d’un grand concours. Trouvez dans ce travail que vous avez inspiré et dirigé, le témoignage de ma profonde gratitude. Au Président du Jury de ce mémoire : C’est un grand honneur que vous nous faites en acceptant de présider le Jury qui appréciera ce travail de fin de formation d’Ingénieur de Conception. Tous nos hommages respectueux. Aux Membres du Jury de ce mémoire : En acceptant de juger, de critiquer et d’apporter vos corrections à ce travail, vous avez choisi une cause noble. Que vos critiques, remarques et suggestions, améliorent ce mémoire et fassent de ma modeste personne un Ingénieur de Conception à la hauteur de la tâche à laquelle je serai appelé. Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO v ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono SOMMAIRE DEDICACES........................................................................................................................................i REMERCIEMENTS..........................................................................................................................ii HOMMAGES......................................................................................................................................iv LISTE DES TABLEAUX................................................................................................................vii LISTE DES FIGURES...................................................................................................................viii SIGLES ET ACRONYMES.............................................................................................................ix Résumé...............................................................................................................................................x Abstract.............................................................................................................................................xi INTRODUCTION GENERALE......................................................................................................1 PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE....................................4 CHAPITRE I : PRESENTATION DU BASSIN DU MONO....................................................5 I. SITUATION DE LA ZONE D’ETUDE..............................................................................5 II. CARACTERISTIQUES PHYSIOLOGIQUES DU BASSIN......................................7 III.HYDROLOGIE DU BASSIN DU MONO..........................................................................11 DEUXIEME PARTIE : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ET DEMARCHE METHODOLOGIQUE....................................................................................................................18 CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE.................................................................19 I.QUELQUES CONCEPTS........................................................................................................19 II- REVUE BIBLIOGRAPHIQUE............................................................................................31 III. PROBLEMATIQUE.........................................................................................................35 CHAPITRE II : DEMARCHE METHODOLOGIQUE............................................................39 I. LES DONNEES COLLECTEES.......................................................................................39 II. LES TECHNIQUES DE MESURES............................................................................39 III. METHODES D’ETUDE.................................................................................................42 IV. MODELISATION DES EVOLUTIONS MORPHOLOGIQUES.............................59 TROISIEME PARTIE : RESULTATS ET DISCUSSIONS...................................................71 CHAPITRE I : ANALYSE DES FLUX SEDIMENTAIRES DANS LE BASSIN A ATHIEME..........................................................................................................................................72 I. ANALYSE DES FLUX SOLIDES SUR TROIS MOIS AVANT ET APRES (A ATHIEME) LA CONSTRUCTION DU BARRAGE DE NANGBETO..............................72 II. ANALYSE MORPHOLOGIQUE DU FLEUVE..........................................................79 CHAPITRE II : LA DYNAMIQUE SEDIMENTAIRE DU FLEUVE....................................84 I. APTITUDE DU FLEUVE...................................................................................................84 II. PIEGEAGE DES SEDIMENTS....................................................................................85 Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO vi ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono III. LA DYNAMIQUE A L’EMBOUCHURE DU FLEUVE............................................85 IV. L’AGRESSIVITE CLIMATIQUE SUR LA SEDIMENTATION............................90 Conclusion...................................................................................................................................90 CONCLUSION GENERALE..........................................................................................................96 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES.....................................................................................96 ANNEXES.......................................................................................................................................100 Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO vii ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono LISTE DES TABLEAUX Tableaun°1 : Classification de Rust des styles fluviaux d’après Bravard et Petit (1997)...............28 Tableau n°2 : Différentes stations pluviométriques et hydrométriques utilisées.........................39 Tableau n° 3 : Seuil de mise en mouvement (charriage)..............................................................56 Tableau n°4 : Seuil de mise en mouvement (suspension)............................................................56 Tableau n°5 : Coefficient mB en fonction de la nature des parois et du lit du canal.....................66 Tableau n°6: Apports solides estimés sur trois mois sur la base de mesures de débits solides pour le Mono à Athiémé..............................................................................................................74 Tableau n°7: La charge solide évaluée par section dans le bief....................................................77 Tableau n°8 : Charges de fond évaluées sur 3 mois dans le bief..................................................77 Tableau n°9 : Apports solides estimés sur trois mois sur la base de la simulation à Athiémé......77 Tableau n°10 : Apports solides estimés sur trois mois sur la base de mesures de débits solides pour le Mono à Athiémé..............................................................................................................78 Tableau n°11: Evolution des dimensions de la section transversales du fleuve...........................80 Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO viii ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono LISTE DES FIGURES Figure n°1-Localisation de la zone d’étude.....................................................................................6 Figure n°2 - Les grands ensembles géologiques du Mono..............................................................7 Figure n°3 - Les grands ensembles de paysage du Bassin du Mono...............................................9 Figure n°4 - Les grandes zones climatiques du Bassin du Mono...................................................12 Figure n°5 - Variabilité pluviométrique dans le bassin du Mono..................................................14 Figure n°6 - Profil en long du fleuve Mono...................................................................................16 Figure n°7 : Distinction entre les modes de transport par charriage et suspension.....................23 Figuren° 8 : Explication schématique des phénomènes de masquage et exposition....................26 Figuren°9: La « balance de Lane » et le principe de l’équilibre dynamique (d’après Lane, 1955).30 Figure n° 10 : Fil lesté...................................................................................................................40 Figure n°11 : Technique de détermination de la bathymétrie......................................................41 Figure n° 12: Diagramme de Hjulström (1935).............................................................................51 Figure n°13 : Schéma de la contrainte de cisaillement.................................................................53 Figure n° 14 : Courbe de Yalin-Shields (1936)...............................................................................54 .....................................................................................................................................................60 Figure n°16: La section du fleuve en aval de la station d’Athiémé...............................................61 Figure n°17 : Vue en plan des berges en coordonnées UTM en aval de la station d’Athiémé......62 Figure n°18: Section longitudinale d'une rivière...........................................................................63 Figure n° 19 : Variation des MES et les débits journaliers sur le Mono d’octobre à décembre 1966..............................................................................................................................................72 Figure n° 20 : Corrélation débit (Q)/quantité de matière en suspension (MES) avant la construction du barrage (à Athiémé)...........................................................................................73 Figure n°22 : Corrélation débit (Q)/quantité de matière en suspension (MES) après la construction du barrage (à Athiémé)...........................................................................................75 Figure n°23 : Evolution de l’érosion dans le bief...........................................................................79 Figure n° 24: Evolution de la contrainte adimensionnelle............................................................82 Figure n°25 : Dynamique hydro-sédimentaire à l’embouchure du fleuve Mono avant le barrage. .....................................................................................................................................................87 Présenté et soutenu par Appolinaire TCHIKPOTO ix ETUDE DE LA MODELISATION BIDIMENSIONNELLE DES TRANSPORTS SOLIDES ET DE LA DYNAMIQUE FLUVIALE DANS UN COURS D’EAU: Cas du fleuve Mono SIGLES ET ACRONYMES AFNOR Association Française de NORmalisation ASECNA Agence pour la SECurité de la Navigation Aérienne CEB Communauté Electrique Du Bénin CGILE Centre de Gestion Intégrée du Littoral et de DG Eau Direction Générale de l’Eau FAO Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation GIRE Gestion Intégrée des Ressources en Eau MES Matière En Suspension NNW - SSE Nord Nord Ouest – Sud du Sud Est TU Temps Universelle SOFRELEC Société Française d’Electricité TSS Total Suspended Sediment UNDAC United Nations Dia0sater Assessment and l’Environnement et uploads/Geographie/ memoire-appolinaire2.pdf