Modèle de concours de recrutement des techniciens de 3e grade — Agence du Bassin Hydraulique du Souss-Massa-Drâa 2012 — Hydraulique (épreuve technique)

Ce modèle est l'épreuve technique de l'examen de recrutement d'un technicien de 3e grade, option hydraulique, de l'Agence du Bassin Hydraulique du Souss-Massa et Drâa (Agadir), session du 16 décembre 2012. Durée : 4 heures, documents non autorisés. Trois exercices : un cas d'aménagement (barrage, besoins, nappe), dix questions de cours et un calcul de vidange de fond. Voici une correction proposée.

Exercice 1

Partie 1 (5 points)

1. Pluie moyenne (moyenne pondérée par les surfaces contrôlées) : P = 0,40 × 260 + 0,15 × 310 + 0,10 × 280 + 0,35 × 200 = 104 + 46,5 + 28 + 70 = 248,5 mm.

2. Lame écoulée : Le = C × P = 0,22 × 248,5 = 54,67 mm.

3. Apport moyen annuel : V = 0,05467 m × 366·10⁶ m² = 20,01·10⁶ m³, soit ≈ 20,0 Mm³/an.

4. Débit moyen annuel : Q = 20,01·10⁶ / 31 536 000 s = 0,63 m³/s.

5.a u(100) = −ln[−ln(1 − 1/100)] = −ln[−ln 0,99] = −ln(0,01005) = 4,60.

5.b Qp(100) = 65 + 32 × (4,60 − 2,25) = 65 + 32 × 2,35 = 65 + 75,2 = 140,2 m³/s. (Contrôle : pour T = 10 ans, u = 2,25 et la formule redonne bien 65 m³/s.)

6.a Transport solide annuel : 340 × 366 = 124 440 m³/an = 0,124 Mm³/an.

6.b Tranche morte pour 40 ans : 0,12444 × 40 = 4,98 Mm³ (≈ 5 Mm³).

6.c Réduire le rythme d'envasement : aménagement antiérosif du bassin versant (reboisement, banquettes, seuils et gabions dans les ravins, lutte contre le surpâturage) ; petits barrages ou prébarrages de décantation à l'amont ; chasses par la vidange de fond lors des crues et soutirage des courants de densité ; dragage si nécessaire.

Partie 2 (3 points)

1. Eau potable : 42 000 hab × 80 l/j = 3 360 m³/j ; × 365 = 1 226 400 m³, soit 1,23 Mm³/an.

2. Irrigation : 6 000 m³/ha/an × 3 500 ha = 21 Mm³/an.

3. Industrie : 18 % × 1,2264 = 0,2208 Mm³, soit 0,22 Mm³/an.

4. Besoins globaux : 1,226 + 21 + 0,221 = 22,45 Mm³/an.

• Comparaison : 22,45 Mm³ > 20,01 Mm³ d'apport moyen : déficit d'au moins 2,44 Mm³/an, et davantage en réalité, car un barrage ne régularise jamais la totalité de l'apport moyen (évaporation, déversements en crue, années sèches, envasement).
• Proposition : compléter par la nappe (au moins 2,44 Mm³/an), en réservant l'eau de la nappe de bonne qualité à l'eau potable ; réduire les besoins d'irrigation (efficience, assolement moins consommateur) ; envisager la réutilisation des eaux usées épurées de la ville pour l'irrigation.

Partie 3 (5 points)

1. Caractéristiques hydrodynamiques d'une nappe : la perméabilité K (m/s), la transmissivité T = K × e (m²/s), le coefficient d'emmagasinement S (en nappe libre, proche de la porosité efficace) ; on cite aussi la porosité efficace, la diffusivité T/S et le gradient hydraulique.

2. Forages utilisables pour l'eau potable (normes : salinité < 1 000 mg/l, nitrates < 50 mg/l) :

F3 seul (0,2 Mm³) ne couvre pas le déficit de 2,44 Mm³. En revanche, le mélange F1 + F2 (+ F3) dans un réservoir donne une eau conforme :

• Salinité du mélange = (2,5 × 1 022 + 8 × 700 + 0,2 × 900) / 10,7 = 8 335/10,7 ≈ 779 mg/l < 1 000
• Nitrates du mélange = (2,5 × 37 + 8 × 52 + 0,2 × 42) / 10,7 = 516,9/10,7 ≈ 48,3 mg/l < 50

On retient donc F1, F2 et F3 en mélange (10,7 Mm³/an), largement suffisant pour le complément ; F4 est exclu (salinité et nitrates trop élevés). La part de F1 doit rester d'au moins 13 % environ du mélange F1–F2 pour garder les nitrates sous 50 mg/l (52 − 15x ≤ 50 ⇒ x ≥ 0,133).

3. Besoins + 5 Mm³ à l'horizon 2035 : le mélange F1 + F2 + F3 offre 10,7 Mm³/an, dont 2,44 sont déjà affectés : il reste environ 8,3 Mm³, ce qui couvre les 5 Mm³ supplémentaires en respectant les proportions du mélange, à condition que la nappe le supporte (prélèvements inférieurs à la recharge, suivi piézométrique et de la qualité). À défaut : traitement de l'eau de F4 (déminéralisation par osmose inverse et dénitrification), économie d'eau en irrigation pour libérer de l'eau du barrage, réutilisation des eaux usées épurées pour l'industrie, réduction des fuites du réseau.

Exercice 2 (0,5 point par question)

1. Ressources non conventionnelles : eaux obtenues autrement que par la mobilisation des eaux de surface et souterraines naturelles : dessalement de l'eau de mer, déminéralisation des eaux saumâtres, réutilisation des eaux usées épurées, collecte des eaux pluviales, ensemencement des nuages.
2. Piézomètre dans un barrage en terre : mesurer la pression interstitielle (niveau de la ligne de saturation) dans le remblai et la fondation, pour vérifier la stabilité et le bon fonctionnement du noyau et des drains.
3. Institutions créées par la loi sur l'eau (loi 10-95, en vigueur en 2012) : les agences de bassins hydrauliques et les commissions préfectorales et provinciales de l'eau (la loi 36-15 rappelle que ces commissions ont été créées par la loi 10-95) ; on cite aussi le Conseil supérieur de l'eau et du climat.
4. Essai de pompage : déterminer le débit d'exploitation du forage et le rabattement associé (courbe caractéristique), les paramètres de la nappe (transmissivité, coefficient d'emmagasinement), le rayon d'influence ; prélever des échantillons pour la qualité.
5. Jaugeage au flotteur : on mesure le temps mis par un flotteur pour parcourir une distance connue, d'où la vitesse de surface ; la vitesse moyenne vaut environ 0,8 fois cette vitesse ; Q = vitesse moyenne × section mouillée. Méthode rapide mais approximative.
6. Temps de montée d'une crue : temps écoulé entre le début de la montée du débit (début du ruissellement) et le débit de pointe.
7. Nombre de Reynolds : Re = V·D/ν (V vitesse, D diamètre ou longueur caractéristique, ν viscosité cinématique) ; rapport des forces d'inertie aux forces de viscosité, il caractérise le régime d'écoulement.
8. Écoulement turbulent : en conduite, l'écoulement est laminaire pour Re < 2 000 environ ; au-delà commence la zone de transition et il est pleinement turbulent à partir d'environ 4 000 (on retient souvent Re > 2 000 comme limite pratique du laminaire).
9. Instruments d'auscultation : piézomètres, tassomètres, inclinomètres, pendules, repères topographiques, déversoirs de mesure des débits de fuite (deux suffisent).
10. Police de l'eau : constater les infractions à la loi sur l'eau (prélèvements ou forages sans autorisation, rejets polluants, atteintes au domaine public hydraulique) et en dresser procès-verbal ; les agents sont commissionnés par l'administration et les agences de bassins.

Exercice 3 (2 points) — Débit de la vidange de fond

Données : L = 60 m, D = 1,2 m, K = 95, retenue normale 270 NGM, vidange à 220 NGM (sortie à l'air libre), g = 9,8 m/s².

• Charge disponible : Z_amont − Z_aval = 270 − 220 = 50 m.
• S = π × 1,2²/4 = 1,131 m² ; R_h = D/4 = 0,30 m ; R_h^4/3 = 0,3^4/3 = 0,2008.
• Comme Q = V·S, la perte linéaire s'écrit ΔH_lin = L·V²/(K²·R_h^4/3) = 60·V² / (9 025 × 0,2008) = 0,0331·V².
• Termes en V²/2g : 1 (énergie cinétique de sortie) + 0,15 (entrée) = 1,15, soit 1,15/(2 × 9,8) = 0,0587·V².
• 50 = (0,0587 + 0,0331)·V² = 0,0918·V² ⇒ V² = 544,8 ⇒ V ≈ 23,3 m/s.
• Q = V·S = 23,3 × 1,131 ≈ 26,4 m³/s.