Pfe El Alami Oukadr

Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme

Ingénieur d’Etat en Génie de l’Hydraulique de l’Environnement et de la Ville Option : Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement

Sous le thème :

Présenté par :

Membres de Jury :

Mimoun OUKADR Oussama EL ALAMI

Mr. Mohamed ZORKANI (EHTP) Mr. Nagib CHERFAOUI (EHTP) Mr. Ziane EL HASSANE (LPEE) Mr. Abdarazak EL HARTI (LPEE) Mr. Soufiane BOURASS (CID)

Casablanca le : 22 juin 2011

Introduction

Conditions naturelles naturelles Conditions Houle de projet

Conception portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnement de la digue

Conditions naturelles

Le vent

La marée

Valeurs du projet

Conditions naturelles

Le site

La marée

 Secteur Nord-est qui est le plus dominant Valeurs du projet  Secteur Ouest

Conditions naturelles

Le site

Le vent

Valeurs du projet

Résultats des mesures de marée réalisées par le LPEE au port de Safi en Septembre-Octobre 2009

Conditions naturelles

Le site

Le vent

La marée

Valeurs du projet

Type de marée

Niveau m ZH

Maximum niveau astronomique

+ 3.90

Pleine Mer de Vives Eaux, PMVE

+ 3.50

Pleine Mer de Mortes Eaux, PMME

+ 2.80

Niveau moyen (=0,00 NGM)

+ 2.17

Basse Mer de Mortes Eaux, BMME

+ 1.50

Basse Mer de Vives Eaux, BMVE

+ 0.70

Minimum niveau astronomique

+ 0.20

Conditions naturelles

Le site Augmentation Valeurs de

Composante

Composante

lente du

projet (m ZH)

astronomique

météorologique

niveau de la

Total

mer

Le vent + 0.20 Niveau haut du projet

+ 3.50

+ 0.35

+ 0.35

+ 0.50

La marée

Période

Niveau moyen

+ 2.17

Niveau bas du projet

+ 0.20

-

-

+ 0.50

-

de retour

+ 4.05

1 an

+ 4.20

10 ans

+ 4.35

100 ans

+ 2.67

+ 0.20

Conditions naturelles Houle de projet

Conception portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnement de la digue

Houle de projet

Une houle est caractérisée par : L’ajustement statistique

 Une hauteur H  Une période T

Les intervalles de confiance

Houle du nord est

Houle du sud ouest

 Une longueur d’onde L  Une célérité c=L/T

Houle de projet

Les données

Rose de la houle 350-36030

L’ajustement statistique

10-20

 Une série temporelle des hauteurs significatives de la houle mesurées sur une durée de 44 ans 330-340

310-320

30-40

25

50-60

20 15

290-300

70-80

10

5

Les intervalles de confiance

270-280

90-100

0

 La houle dominante provient du nord-nordouest (330°- 340°) 250-260

Houle du nord est

Houle du sud ouest

110-120

230-240

130-140

210-220

150-160 190-200

170-180

Houle de projet

Les données

 Méthode du renouvellement : On retient toutes les tempêtes dont le pic en hauteur a dépassé un certain seuil: 5m  5.5 m 6m

Les intervalles de confiance

 Lois d’ajustement:  Gumbel:

Houle du nord est  Weibull:

Houle du sud ouest

Houle de projet

Seuil 5 m Les données 12 10

L’ajustement statistique

8

HS

Les intervalles de confiance

6 Théorique

4

Empirique 2 0

Houle du nord est

Houle du sud ouest

0

0.2

0.4 0.6 0.8 Probabilité de dépassement

1

1.2

La loi qui s’ajuste le mieux : Weibull de paramètre k=1

Houle de projet

Seuil 5.5 m Les données 12

L’ajustement statistique

10

8

Les intervalles de confiance

HS

6

Théorique Empirique

4

2

Houle du nord est

Houle du sud ouest

0 0

0.2

0.4 0.6 0.8 Probabilité de dépassement

1

1.2

La loi qui s’ajuste le mieux : Weibull de paramètre k=1.4

Houle de projet

Seuil 6 m Les données 12

L’ajustement statistique

10

8

Les intervalles de confiance

HS

6

Weibull (k=1.4) Empirique

4

Houle du nord est

2

0 0

Houle du sud ouest

0.2

0.4 0.6 0.8 Probabilité de dépassement

1

1.2

La loi qui s’ajuste le mieux : Weibull de paramètre k=1.4

Houle de projet

Seuil retenu Les données

L’ajustement statistique

C’est le seuil de 5 m qui présente le meilleur ajustement

7 y = 0.9938x - 5.0171 R² = 0.9909

6

Les intervalles de confiance

5 4

Houle du nord est

Variable réduite 3 Weibull 2 1

Houle du sud ouest

0 0 -1

2

4

6 Hs

8

10

12

Houle de projet

Distribution de Pareto Généralisée Les données

L’ajustement statistique

Pour confirmer les résultats trouvés, on utilise la distribution de Pareto:

Les intervalles de confiance

12

10

8

Houle du nord est

Hs

6

GPD Empirique

4

Houle du sud ouest

2

0 0

0.2

0.4 0.6 0.8 Probabilité de dépassement

1

1.2

Houle de projet

 Pour GPD:

 Pour la loi de Weibull:

T (ans)

HT (m)

Limite Inf.

Limite Sup.

À 95% (m)

À 95% (m)

T (ans)

HT (m)

Limite Inf.

Limite Sup.

À 95% (m)

À 95% (m)

100

9.61

9.27

9.95

100

9.49

9.16

9.81

50

8.92

8.64

9.20

50

8.89

8.61

9.17

20

8.01

7.80

8.22

20

8.06

7.84

8.28

10

7.32

7.15

7.49

10

7.40

7.23

7.57

5

6.63

6.50

6.76

5

6.71

6.58

6.85

1

5.03

4.88

5.18

1

5.00

4.85

5.15

Houle de projet

Les données

Avec un seuil de 3.5 m on obtient les résultats suivants: T (ans)

HT (m)

8

L’ajustement statistique

6

5 100 3 50

(m)

(m)

6.31

6.12

6.51

5.78

5.62

Weibull (k=1) 5.94 Empirique

2

20 1

5.07

4.96

0.4 4.54

4.44

5

4.00

3.90

4.10

1

2.76

2.59

2.93

0

100

Houle du Sud Ouest

Limite Sup. à 95%

7

Hs 4

Les intervalles de confiance

Limite Inf. à 95%

0.2

0.6 0.8 Probabilité de dépassement

5.19 1

1.2

4.64

Houle de projet

Les données

L’ajustement statistique

Avec un seuil de 3 m on obtient les résultats suivants:

8

T (ans)

HT (m)

7 6

(m)

(m)

5.84

5.65

6.03

50 3

5.32

5.17

5.48Empirique

20

4.64

4.53

4.75

10

4.12

4.02

4.21

Hs 4

2

Houle du Nord Est

Limite Sup. à 95%

100

5

Les intervalles de confiance

Limite Inf. à 95%

1

Weibull (k=1)

0

0

5 1

0.2

0.4 0.6 0.8 Probabilté de dépassement

3.60

3.50

2.39

2.23

1

1.2

3.70 2.56

Conditions naturelles Houle de projet Conception Conception portuaire portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnement de la digue

Conception portuaire

Navire du projet (un Panamax) : Un vraquier de caractéristiques suivantes:  Longueur (L): 230 m  Largeur (B): 37 m  Tirant d’eau en pleine charge (TE): 14.2 m  Capacité: 80000 tonnes Plan d’eau Du port Diamètre d’évitage (m)

Distance d’ arrêt (m)

Largeur du chenal (m)

Profondeur du quai (m)

2xL

5xL

5xB

1.15xTE

460

1150

185

16

Conception portuaire

Critères Du projet

Terrains pleins Quai Distance d’arrêt

Cercle d’évitage

Conditions naturelles Houle de projet

Conception portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnement de la digue

Etude de la propagation de la houle

 Le logiciel Fudaa-VAG est un code de calcul aux différences finies qui permet de connaître l'amplitude de la houle et sa direction sur un site donné quand on dispose de ses caractéristiques au large.  On suppose que la houle est régulière et que les phénomènes sont linéaires. Étapes de simulation

 Il calcule les deux coefficients :  Le coefficient de réfraction:

Résultats

 Le coefficient de shoaling:

li est l'écartement de deux orthogonales et Cgi la célérité de groupe.

Etude de la propagation de la houle

Bathymétrie du site

 Entrées:

FUDAA VAG

Caractéristiques de la houle au large

P3 Direction P4de la houle P5 Etapes de simulation

P2

P6  Sorties: Caractéristiques de la houle au pied de la digue

P1

Résultats

6 points sur la digue principale

P1

P2 P3

P4

4 points sur la digue secondaire

Etude de la propagation de la houle

Interpolation Bathymétrie Maillage FUDAA VAG

Résultats

Etude de la propagation de la houle

Pour le point 1 qui correspond au Musoir on obtient les résultats Propagation des orthogonales suivants: FUDAA VAG

Etapes de simulation

Variation de la hauteur de la houle sur une orthogonale

Etude de la propagation de la houle

FUDAA VAG

En procédant de la même manière pour les autres points on obtient:

Digue principale

Etapes de simulation

Résultats

Digue secondaire

Point

1

2

3

4

5

6

H (m)

9.64

9.48

9.83

7.39

7.81

7.54

1

2

3

4

6.67 6.33 6.37 6.54

Conditions naturelles Houle de projet

Conception portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnement de la digue

Etude de l’agitation Un code de calcul aux éléments finis qui permet de déterminer l'agitation de la houle; il résout l’équation de Berkhoff: Résultats de modélisation Nouveau contour

Bathymétrie

 Entrées :

Contour du port Conditions naturelles: Hauteur de la houle, sa direction et sa période au large, la marée

Direction 250°

Les angles d’incidence Direction 340°

 Sorties : Hauteur de la houle au sein du bassin

Bathymétrie

Angle d’incidence pour la direction 250° (Sud-Ouest)

Etude de l’agitation

Refonde

Nouveau contour

Direction 250°

Direction 340°

Pour une houle unitaire on obtient le résultat suivant

Etude de l’agitation

Refonde

Résultats de modélisation

Direction 250°

Direction 340°

Tenon pour diminuer L’agitation

Etude de l’agitation

Refonde Hauteur de la houle au bassin < 0.8 m Résultats de modélisation Nouveau contour

Hauteur de la houle à l’entrée du contour < 3.5 m

20 jours d’inexploitation durant une année

Direction 340°

Etude de l’agitation Refonde

Résultats de modélisation

Nouveau contour Hauteur de la houle au bassin < 0.8 m Direction 250° Hauteur de la houle à l’entrée du contour < 4 m

10 jours d’inexploitation durant une année

Conditions naturelles Houle de projet

Conception portuaire Etude de la propagation de la houle Etude de l’agitation Dimensionnementde dela ladigue digue Dimensionnement

Dimensionnement de la digue Le port sera protégé contre l’action de la houle par une digue à talus:

Carapace sous couches Et noyau Butée de pied

Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

Coté Port

Coté Mer

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

 Le poids:

 L’épaisseur: sous couches Et noyau  Hauteur de la berme: Butée de pied  Blocs utilisés: Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

Bloc cubique rainuré

Tétrapode

Digue principale (coté mer) Carapace

Point

Nombre de W (t)

W Réel (t)

V

Hauteur de

(m3)

Type de bloc

couches

Epaisseur (m)

berme/Niveaumax (m)

1

64.36

65.00

25.000

Cube rainuré

2

5.96

11.32

2

45.91

46.80

18.000

Cube rainuré

2

5.35

11.18

3

68.24

65.00

25.000

Cube rainuré

2

5.96

11.46

4

27.13

26.00

10.000

Tétrapode

2

4.48

9.11

5

32.02

32.50

12.500

Tétrapode

2

4.83

9.21

6

28.86

26.00

10.000

Tétrapode

2

4.48

8.73

Digue secondaire (coté mer) Carapace

Point

nombre de couches

W (t)

W réel (t)

V (m3)

Epaisseur (m)

Hauteur de berme/ Niveau des hautes eaux (m)

1

2

26.66

26.00

10.000

4.48

8.45

2

2

17.07

16.38

6.300

3.84

8.01

3

2

17.41

16.38

6.300

3.84

7.99

4

2

18.82

20.80

8.000

4.16

7.76

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

En pratique:

Si: W= poids moyen de la carapace ; Carapace On prend: Entre W/20 et W /10 = poids moyen de la première sous‐couche ; Entre W /200 et W/100 = poids moyen de la deuxième Butée de pied

Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

sous‐couche ; W /4 000 à W/6 000 = poids moyen des éléments du noyau Et on vérifie les règles de Terzaghi:

Pour la digue principale coté mer Première sous-couche Deuxième sous-couche Filtre support Filtre transition Point Point

WW2i (t) 1i (t)

W2s(t) (t) W 1s

hautes eaux (m)

2

0.234

2.340

4.680

2.78

2

5.84

33

0.325 3.250

0.650 6.500

1.44 3.10

22.39

2 5.49

44

0.130 1.300

0.260 2.600

1.06 2.29

22.35

2 4.63

55

0.163 1.625

0.325 3.250

1.14 2.46

21.93

2 4.39

6

0.130 1.300

0.260 2.600

1.06 2.29

21.96

2 4.25

2

6.500

0.468

3.10

1.29

2.26

Nombre de couches

0.325

3.250

1.44

Niveau au dessus des

1

1

0.650

Epaisseur (m) Epaisseur (m)(m) NombreNiveau de couches 2

3.06

2

5.36

2

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

h

Carapace sous couches Et noyau

Butée de pied  Si h < 1.3x La houle de projet

Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

 Si h > 1.3x La houle de projet

Blocs identiques à ceux de la carapace

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

 Pour la digue principale: Butée de pied

Carapace sous couches Et noyau Butée de pied

Point 1 2 3 4 5 6

W (t)

W réel (t)

V (m3 )

12.86 10.19 12.94 4.89 32.02 28.86

10.40 10.40 10.60 4.24 32.50 26.00

4.000 4.000 4.000 1.600 12.500 10.000

 Pour la digue secondaire: Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

Point 1 2 3 4

Butée de pied W (t)

W réel (t)

V (m3)

5.39 3.15 2.92 18.82

5.20 3.25 2.60 20.80

2.000 1.250 1.000 8.000

Dimensionnement de la digue Digue à Talus Il sert à fermer l’ouvrage en partie haute et à circuler sur la digue:

Carapace sous couches Et noyau Butée de pied

1.5 m

Force horizontale

Imposée par la largeur de la grue 1m

Débits de franchissement Profils de La digue

1 m Poids du mur

Force de sous-pression

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

La stabilité vis-à-vis :

Carapace

 Le glissement

sous couches Et noyau

 Le renversement f : coefficient de frottement se situant autour de 0.5

Butée de pied

Les formules de Jensen (1984), Bradbury et al. (1988) donnent: Couronnement Débits de franchissement Profils de La digue

FH

FU

FG

MH

MU

MG

85 kN

59 kN

750 kN

185 kN.m

307 kN.m

2467 kN.m

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

10 l/s/m pour une houle annuelle

 Le débit toléré: 50 l/s/m pour une houle cinquantennale

Carapace sous couches Et noyau

 Formule de Calcul (Owen, 1980) :

Butée de pied Avec: Couronnement

𝜸f est un facteur de correction de rugosité et a, b des paramètres empiriques Profils de La digue

 Pour

une houle annuelle: Points

Rc (m)

Tm (s)

Hs (m)

R*

Q*

q (l/s/m)

P1

13.32

12

5.24

0.15

6.82E-06

4.21

P2

13.18

12

5.15

0.15

6.91E-06

4.19

P3

13.46

12

5.34

0.15

6.80E-06

4.27

P4

11.11

10

3.16

0.20

8.63E-07

0.27

P5

11.21

10

3.34

0.20

1.02E-06

0.34

P6

10.73

10

3.23

0.19

1.30E-06

0.41

 Pour une houle cinquantennale: Points

Rc (m)

Tm (s)

Hs (m)

R*

Q*

q (l/s/m)

P1

13.32

12

9.32

0.12

4.1E-05

44.96

P2

13.18

12

9.32

0.11

4.34E-05

47.58

P3

13.46

12

9.32

0.12

3.89E-05

42.62

P4

12.00

10

6.1

0.16

6.74E-06

4.03

P5

12.00

10

6.44

0.15

8.17E-06

5.16

P6

12.00

10

6.23

0.15

7.27E-06

4.44

Dimensionnement de la digue Digue à Talus

Carapace sous couches Et noyau Butée de pied

Couronnement Débits de franchissement

AD Section Section SectionC B E

Conclusion et recommandations  L’agitation au sein du port est acceptable.

 L’utilisation de logiciels plus performants.  Etude sédimentologique dans le bassin et la résonance portuaire.

 La vérification des résultats à l’aide du modèle réduit (canal à houle et cuve).  Prendre en considération l’aspect économique du projet.

Merci pour votre attention

Mémoire de Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme

Ingénieur d’Etat en Génie de l’Hydraulique de l’Environnement et de la Ville Option : Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement Sous le thème :

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