UNIVERSITE OFFICIELLE DE BUKAVU

UOB

B.P. 570 BUKAVU

FACULTE DES SCIENCES

DEPARTEMENT DE GEOLOGIE

ORIENTATION : GEOTECHNIQUE ET HYDROGEOLOGIE

TRAVAIL PRATIQUE DU COURS DE BARRAGE ET

AMENAGEMENT HYDRAULIQUE.

PRESENTE PAR : BAGULA PRISCA Douce

Promotion : L2 géotechnique et hydrogéologie

ENCADRE PAR: LE C.T CHERIF BISHWEKA

ANNEE ACADEMIQUE: 2020 – 2021

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Table des matières

I. INTRODUCTION .................................................................................................................... 3

II. USINE DE TRAITEMENT D’EAU À MURHUNDU ............................................................ 4

III. CENTRALE HYDROELECTRIQUE RUZIZI I ............................................................... 11

IV. CONCLUSION .................................................................................................................. 19

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I. INTRODUCTION
Comme à l’acclimaté, après avoir suivi la partie consacrée sur les théories, dans ce cas,
du cours de barrages et aménagements hydrauliques, il a été d’importance colossale
de les accommoder avec les réalités de terrain. C’est à la lumière de ces approches
que nous, étudiants en deuxième année de licence, avions sollicité par le truchement
du parrainage des autorités, deux soties de terrain. La première sortie s’est inscrite
dans l’apprentissage des mécanismes nécessaires conduisant à la production de
l’eau potable à desservir la population de Bukavu, et cela, au niveau de l’usine de
Murhundu sise en territoire de Kabare et, la seconde sortie a fait l’état des
connaissances sur les étapes indispensables à la génération du courant électrique au
niveau de la centrale hydroélectrique Ruzizi I.

Dans ce présent travail, il sera question de mettre un accent particulier sur ces étapes
en plus de leur appareillage.
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II. USINE DE TRAITEMENT D’EAU À MURHUNDU

Murhundu est une grande rivière qui a 4 affluents deux à deux de part et d’autre de la
rivière au niveau du Parc National de Kahuzi Biega. Lors de sa création en 1950
l’usine produisait 600 Mètre cube d’eau par heure. Actuellement, elle produit
12 000 Mètres cubes par jours. L’accroissement en dépit de la forte demande lié à
l’augmentation démographique dans la ville. Toutefois ce débit n’est pas statique, en
saison sèche elle diminue énormément.

Le barrage de cette usine est de type poids muni d’un evacuateur des crues et d’une
berge

i. Objectif de l’usine
L’usine a pour objectif la transformation de l’eau de la rivière MURHUNDU
en eau potable pour la consommation

ii. Source de l’eau

Toutes les eaux existant dans la nature proviennent du cycle de l’eau; les
rayons solaire conduisent à l’evapotranspiration et à la transpiration. Les
vapeurs d’eau une fois dans l’atmosphere subissent une condensation et se
transforment en goutelettes qui tombent sur la terre en chariant sur leurs
parcours des pousieres, gaz,… rencontrés dans l’air

lorsqu’il pleut une partie ruisselle en surface et une autre s’infiltre et subit une
autoepuration en traversant differents strates en profondeur jusqu’à atteindre
la couche imperméable (sur laquelle elle constitue la nappe phréatique), à cet
stade il y a autoépuration et mineralisation: C02 + les sels mineraux.

Un volume d’eau de l’aquifere s’echappe à travers l’intersection de la nappe

phreatique et la surface topographique et forme des sources, la partie restante
forme les eaux des puits qui sont extraite par pompage. A part l’eau infiltréé, il
ya une autre quantité qui est retenue à la surface par la vegetation, une autre
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ruisselle au fond des thalveg et forment des ruisseaux, en suite des rivieres qui
se deversent dans les lacs,…

Nous avons 2 categories des ressources en eau : l’eau de surface et l’eau

souteraine; Les eaux de surface sont plus chargées en particule et en bactéries
que les eaux souterraines mais contiennent moins des produits chimiques
dissous.

iii. Potabilisation
 Eaux souteraines : partant de leur autoepuratio, elles sont
Claires mais cela n’implique pas leur potabilité qui est fonction
des zones traverses d’où la necessité de les soumettre au
controle et analyse au laboratoire avant leur utilization.
 Les sources d’affleurement : rencontrées dans les flancs
de montagne , dans les milieu ruraux non occupés.
 Les sources d’emergence : rencontrées dans le fonds du
vallées thalveg
 Les sources d’eau thermales : issues du volcanisme: à
cause de la temperature des eaux et des zones traversées,
elles sont polluées

Seules les deux premieres sont jugées potables mais necessite des analyses pour leurs
consomations.

 Eaux de surfaces: elles sont sales et contaminées; elles doivent

suivre un traittement dans une usine. Exemple: riviere, lac,…

iv. Les principes du traitement de l’eau

Les indications de traitement de l’eau sont fonctions du contexte : situation d’urgence

ou non, nombre des personnes à approvisionner, menace d’épidémie de diarrhées,
niveau générale d’hygiène, aménagement adéquat du point d’eau, etc. Les moyens de
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traitement de l’eau peuvent être collectifs ou individuels, les principes utilisés sont
identiques. Le traitement de l’eau à échelle de la collectivité est cependant plus faible.
Il demande en général une analyse physico-chimique préalable portant sur la turbidité
et le Ph.

Il existe un systeme unniversel de traittement des eaux de surface comportant 4

etapes :

 Captage
 Clarification
 Desinfection
 Neutralization, après cette etape, on doit encore analyser et
controller pour confirmer la potabilité; après on passe au
stockage dans un chateau, une citerne ou dans un reservoir

 La citerne est une bache enterée qui contient de l’eau, lorsqu’elle

erigée à la surface on parle de reservoir, et on parle de chateau lorsque
la base de stockage est suspendue.

À 3,8 km de l’usine, une station de barrage d’eau est maintenue. Un

long canal d’amené de 4m de profondeurs déversasse de long dans un
bassin plus large. Ce bassin attenue la pression de l’eau et permet une
décantation par les principes de vases communicants, l’eau remonte
dans le canal, elle traverse le tamis à grande porosité, or suite à petite
porosité qui sépare l’eau de tous débris solide (animal et végétal) :
séparation physique primitive de l’eau brute. L’eau obtenue est
envoyée à l’usine à travers deux tuyaux qui convergent et constituent
une seule conduite afin d’obtenir une turbulence régulière et moyenne
de l’eau, laquelle permet le mixage de l’eau et les produits chimique à
l’occurrence du sulfate d’aluminium.

a) captage
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 Objectif

- Retention partielle des solides: toutes dimensions et

categories confondues; pour eviter le bouchage des
tuyaux qui emmenent l’eau à l’usine on fait l’
amenagement avec un systeme de grillage pour retenir
les debris: les dimensions d’ouvertures du grillage
varient de facon decroissante.

Ces eaux quittent le premier amenagement de retention

en passant par un fond avec un cascade en aval avant
q’elles entrent dans un autresysteme de retenetion plus
fines, ce sont les particules fines qui sont à la base de
l’etat trouble des eaux qui feront l’object de
traittement.

- Stockage d’un volume d’eau suffisant à fin de repondre

à la capacité nominale de l’usine qui est calculé en
fonction de la population à desservir .

b) Clarification

 Objectif: obtenir une eau potable sans solide, une eau trés
Claire

La clarification comprend quatres étapes importantes : l’aération ou cogulation, la

floculation, la sedimentation ou decantation et la filtration.

 L’aération consiste à réduire les odeurs et le gout en

précipitant le fer et le manganèse et à libérer les gaz dissous
(CO2). Ce sont des réactions d’oxydation.
 La floculation est un procédé physique qui permet aux
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particules en suspensions dans l’eau de se déposer au fond du

bassin de sédimentation. C’est un procédé qui exige plusieurs
heures avant de se produire et sa durée dépend des substances
colloïdales en suspension. Par le procédé de coagulation, on
réduit la couleur et la turbidité de l’eau qui est liée aux
substances colloïdales et aux particules microscopiques
(bactéries et algues matières organiques).

dans une chambre appelée de floculation, l’eau est mélangée à une solution de sulfate
d’aluminium 200% qui se déverse à un débit régulier. Le sulfate d’aluminium Al2
(so4) vise à précipiter la boue (argile) qui se trouve dans l’eau. En effet, les ions
sulfates réagissent avec l’argile pour former un précipité, d’une part, et d’autre part les
ions Al3+ sont des germes qui permettent une germination pour former des cristaux.
Le mélange eau -Al2 (SO4)3) est envoyé dans une cuve de decantation.

 la décantation: l’usine dispose de 4 cuves de décantation qui se terminent à

leur fond par des débourbeurs qui évacuent la boue. C’est dans la cuve de
décantation que la réaction de l’eau et du sulfate d’aluminium se déroule, la
boue précipite au fond et l’eau décantée est pompée vers le mélangeur basique
ou l’eau acidifiée par la recombinaison des ions H+ et SO2 et So4 neutralisée
par l’hydroxyde de calcium (ca(OH) 2). Cette eau neutre est disposée à une
filtration.
 La filtration c’est une épuration mécanique qui consiste à faire passer l’eau à
travers un lit filtrant fait généralement de sables, de graviers ou d’autres
matières poreuses. L’usine dispose une installation de 4 chambres de filtration,
dont chacune est munie d’un filtre au-dessus duquel il y a une couche de sable.
L’eau traverse le sable, le filtre et se déverse dans la chambre de désinfection.

c) La désinfection
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Objectif: consiste à détruire le micro-organisme pathogènes

encore présent dans l’eau après la filtration.
Plusieurs substances chimiques peuvent être utilisées comme
désinfectant. Le chlore est employé sous formes de solutions
Hypochlorite de calcium Ca (0Cl) 2 ou de sodium (Na 0Cl). Il
peut aussi être utilisé sous forme gazeux.

l’eau filtrée coule sous pression vers la chambre de mélange avec l’hypochlorite de
calcium. Après les mélanges l’eau est désinfecté e et contiens des ions chlores. Après
cette chloration, l’eau chlorée subit des analyses titrimetriques (Ph, les ions
hypochlorite, dureté...) est stockée dans le réservoir avant d’être livrée à la
consommation de la population.

d) Neutralisation : se passe dans le reservoir de disinfection

Objectif: ramener l’eau à l’equilibre calco-carbonique, pour la

rendre agreable à boire

Barrage de retention d’eau de type poids une des etapes de clarification de l’eau
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Conduite forcée decantation de l’eau

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III. CENTRALE HYDROELECTRIQUE RUZIZI I

La Centrale RUZIZI I a été construite vers 1958 dans la Ville de Bukavu, à 4
Km du lac Kivu sur la rivière RUZIZI.Cette centrale comporte 4
groupes turboalternateurs dont deux de 6,3 MW chacun et deux autres de
8,6 MW ; soit une puissance installée totale de 29,8 MW et exploitée par la
Société Nationale d’Electricité(SNEL) de la RDC.
La centrale est composée de quatre machines installées en deux périodes
distinctes, les deux premières en 1958 et 1959 et les deux dernières en
1973-1974.

 Source de l’energie electrique

L’energie electrique tire son origine dans les atomes ; l’atome devient
ionisé suite au deplacement des electrons en suite il ya production de
l’electricité. Il existe d’autres mode de creation de l’electricité mais le
principe reste le même : par la creation d’un champ magnetique dan un
alternateur permettant de produire l’energie electrique physiquement
ou chimiqument composé de rator et stator.

Pour exploiter la force de l’eau, il faut qu’il y ait une denivelation ou chute et une
quantité suffisante et grande puissance de l’eau qui sera retenue par un barrage

La centrale hydroelectrique RUZIZI I possede 3 parties principales :

- le barrage

- l’usine ou la centrale

- le post de dispersion
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1. Le barrage :
 Caracteristique
 Type : barrage poids en béton en forme S
 Hauteur maximale à partir de la fondation : 14m
 Longueur en crête : 180m
 Longueur totale : 194.63m
 La zone de retenue ou bassin d’accumulation
La zone de retenue forme un lac artificiel ou bassin artificiel
dans lequel une grande quantité d’eau est accumulée. Elle
constitue aussi un resevoir, dont l’exploitation s’effectue à
niveau variable envue de stocker l’eau :
 Niveau maximum : 1463 m
 Niveau normal : 1462 m
 Niveau minimal d’exploitation :1462 m
 Debit maximal tubinale : 159 m 3 / sec

 Sur la rive gauche nous avons :

 les ouvrages d’evacuation :
 Vanne de vidange de fond ou ouvrage de déversoir de crue : la
surveillance et le maintien en etat des vannes de decharge est d’une
grande importance.

Le deversoir possede 4vannes quis’ouvrent à 4possibilités suivant ladurée

d’ouverture de la vanne :

- ouverture à 25% qui correspond à 14,5 m3/ s durée observé 1 minutes 30

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secondes

- ouverture à 50% qui correspond à 29m3/s durée observé 3 minutes

- ouverture à 75 % qui correspondà 43,5m3/s durée observé 4 minutes 30

secondes

- ouverture à 100% qui correspond à 58m3/ s durée observé 6 minutes

 Le puits de drainage du barrage

Le barrage possede 10 drains en PVC denommés
(A,B,C,D,E,F,G,H,I,G,L, ) débouchent dans un puits situés en aval du
barrage collectionnent toutes les eaux de fuitent d’infiltration dans la
fondation enfin d’eviter la sous-pression du barrage. L’eau du
drainage est refoulée à l’exterieur par une motopompe immergée qui
peut se mettre en service automatiquement avec un contact d’une
poire flottante.
 Sur la rive droite
 ouvrage de prise d’eau.
 Pertuis de Batardeau
- Pertuis : un orifice ou une ouverture amenagée enfin de
recevoir un organe d’expoitation
- Batardeau : un organe primordial d’exploitation et de
securité des equipements hydrauliques ; il permet
l’entretient des grilles endommagés, des vannes qui ne
sont pas etanche ou encore une autre intervention ; la
centrale possede un jeu de batardeau constitué des 4
elements avec une largeur de 5m , une hauteur de
2,70m, un poids d’environ 2.5 tonnes ; entrepose sur
un portique , le portique possede un double palan
electrique chacun 5tonnes synchronisé, stabilisr sur le
rail par des calles lors de manœuvre. Son deplacement
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lateral est manuel.

 Echelle de poission : dispositif de franchissement piscicole qui
assure un passage de facon etablir la libre circulation des
poissons de l’amont vers l’aval de la centrale.
 Type : passe à echancrure lateral en beton avec vanne
d’isolement amont
 Longueur ; 110 m
 Largeur :2,70 m
 Chute total d’environ 24 m

 AUTRES EQUIPEMENTS
 Grilles
La fonction de la grille à barreau est de retenir les solides
qui ont une dimension suffisante pour n’est pas pertubé le
procédé de turbinage.

 Dégrilleur
le dégrilleur est une machine à commande electrique
munie d’un rateau qui sert à enleverdes dechets de
grande taille tout en laissant circuler, cette operation
consite à nettoyer le grille (dimunuer la perte de charge sur
le grille) et la protection des organes de la tirbune contre le
choc des corps étranger.

 Limnigraphe ou limnimetre avec signat=l electrique par

contact basculant qui sert à relelé le niveau d’eau du lac
 Vanne de tete ou de protection
Un equipement hydraulique de securité
- Chaque vanne est actionnée par un treuil à chaine
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entrainée par un moteur AC triphasé, un frein

electromagnetique qui sert à assurer l’immobilisation
de la vanne dans la position d’ouverture.
- Le mouvement d’ouverture de la vanne à 100%
s’arrete automatiquement par un contact fin course
- La descente ou la fermeture se fait lorsque il ya
interruption de l’alimentation dans le circuit du
freinage soit par un arret de secours, soit par volonté
sur bouton pousoir ou encore par manque du courant
continu dans le circuit commande groupe concerné.

 Conduite forcée
Elle en forme d’arc encastrée aux deux extremités en tole
soudée sans appui intermediaire. Avec une longueur de
45m, Diametre interieur de 4,30m et une epaisseur tole de
12m
Effort supportés par une conduite forcée
- Contrainte due à la pression : la pression à l’interieure
tend à faire eclater la conduite, celle-ci est donc
soumise à une contrainte d’expansion
- Contrainte de flexion : la conduite forcée repose sur un
certain nombre de bloc de ciment entre lesquels elle
flechit
- Contrainte dû à la courbure de la conduite : lorsque
l’axe est incurvé, la variation de la quantité de
mouvement de l’eau provoque des nouveaux efforts zt
des massifs encrages sont necessaires.
- La contrainte due au coup de belier : la fermeture
brusque ou rapide du vannage à l’extremité infrieure de
la conduite forcée provoque une surpression
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dangereuse par la suite de la transformation de

distributeur doit etre assez lent enfin de limiter cette
surpression dans la conduite forcée
- Contrainte due à la vidange et remplissage de la
conduite : la fermture en amont de la conduite forcée
se traduit par la mise sous vide de la partie superieure
de la conduite ^par l’ecoulement de l’eau. La pression
atmospherique la soumt alors à une contrainte de
compression ; or la conduite resiste bien à l’expansion
mais mal à la compression, elle risque de s’ecraser.
Pour y remedier , on dispose immediatement à l’aval
de la vanne de tête , un reniflard ou une ventouse
servant à deboucher l’air libre.
 Turbine
La centrale possède une turbine à réaction de type Kaplan,
qui est une machine fermée (noyée) qui utilise à la fois la
vitesse de l’eau (énergie cinétique ) et une différence de
pression ; son principe de fonctionnement est basé, de la
création d’un tourbillon au moyen de la bâche spirale, pale
directrice et la récupération du mouvement circulaire du
tourbillon par les pales de la roue en rotation qui devient le
filet d’eau pour leur donner une direction parallèle à l’axe
de rotation.
La roue est complètement immergée ; le transfert d’énergie
à la turbine dépend des conditions d’écoulement avant et
derrière la roue.
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2. La centrale
C’est un bâtiment ou s’effectue la transformation de l’énergie hydraulique en
énergie électrique. Elle abrite les 4 groupes principaux, il comprend également
de réfrigérateur ; un étage de turbine et étage d’aspirateur.
A la salle de machine est accordée coté amont un appentis comportant un
etage et de sous-sol ; dans cette annexe sont logés les caniveaux à câble,
l’appareillage 6600 volt, le tableau de commande, le service auxiliaire, le
magasin, bureau et laboratoire. De l’étage de commande on a une vue sur
toute l’étendue de la salle de machine.

3. La poste de transformation
Le post est situé à côté du bâtiment de la centrale, il est le point de chutes de
câbles moyennes tension provenant de la centrale spécialement de la galerie de
câble et en même temps le point de départs des trois lignes de transport
électrique haute tension
Le post comprend aussi des équipements pour la protection des lignes à savoir
de disjoncteurs, sectionneur, transformateurs de mesure, les équipements de
protection de ligne et de groupes contre certaines perturbations.

Barrage de retention de type poids puit de drainage du barrage

Conduites forcées limnimétre

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dégrilleur vanne de tête alternateur

Pivot salle de commande

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IV. CONCLUSION
Le rôle d’un ingénieur géotechnicien étant de faire les études préalables avant
toute construction des ouvrages mais aussi de coordonnée les entretiens des
machines et des auxiliaires électromécaniques sur le terrain, il doit pour ce
faire acquérir une connaissance parfaite des installations dont il sera chargé de
la maintenance ; d’où l’importance de cette visite qui nous a permis de nous
familiarisés avec les équipements des centrales hydroélectrique et usine de
traitement d’eau.
La sortie pédagogique nous a permis de comprendre beaucoup de choses de
façon pratique et nous a été utile ;

De l’observation, je suggère à la hiérarchie de veillez au strict respect du

planning des entretiens préventives des machines et prévoir dans le cas
échéants certains entretiens spéciaux et préconiser l’introduction de nouvelles
méthodes de procèdes de maintenance prédictives des machines ou d’un
équipement.