ASIE CENTRALE
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERES SERVICE GEOLOGIQUE NATIONAL DEPARTEMENT GENIE GEOLOGIQUE
ATELIER RISQUE ET GENIE SISMIQUES U U*¡(iy . R t # Léo» lachamp.t300S.Marttill«
Tt 1.191) 4 1 . 2 4 . 4 1 T t l t i B R G M 4 0 ISIS F
84 SGN 275 GEG Marseille, Septembre 1984
XXVIIEME CONGRES GEOLOGIQUE INTERNATIONAL
EXCURSION 030 : GEOLOGIE DE L_'INGENIEUR ET HYDROGEOLOGIE EN ASIE CENTRALE
15-27 AOUT 1984
R E S U M E
Ce rapport fait le point des principaux aspects scientifiques abordés lors de l'excursion organisée dans le cadre du XXVIIeme Congrès géologique international, sur le thème : Géologie de l'ingénieur et hydrogéologie en Asie Centrale: Cette excursion s'est déroulée du 15 au 27 août 1984 dans les trois républiques du Tadjikistan, d'Ouzbékistan et du Kazakhstan: Elle a permis, par des tournées de terrain et la visite de grands ouvrages et de divers instituts, d'illustrer les problèmes suivants :
* risque sismique et protection parasismique,
* glissements de terrain : techniques d'étude et de prévention,
* coulées de boues : techniques de protection,
* développement et aménagement de régions sub-désertiques : exploitation des ressources hydrauliques et systèmes d'irrigation,
* construction de grands barrages en zone sismique:
TABLE DES MATIERES
II - SEJOUR EN REPUBLIQUE DU TADJIKISTAN (15-19 août 1984) 3
11.1 - Programme scientifique 3
11.2 - Glissements de terrain et coulées de boue au Sud-Est 4 de DOUSHANBE (région d'ORDJONIKIDZEABAD)
* Structures anti-coulées de boue de la rivière Semiganch 4 * Glissements de terrain de la vallée Yavan 4
11.3 - Barrage et centrale hydro-électrique de Nurek et Baipaza 4
11.4 - Institut de construction parasismique et de sismologie 7 de Dushanbe - Station sismologique - Observatoire de Guissar
11.5 - Néotectonique et glissement de terrain dans le secteur 9 de Ziddy
III - SEJOUR EN REPUBLIQUE D'OUZBEKISTAN (19-23 août 1984) 13
111.1 - Programme scientifique 13
111.2 - Stations d'irrigation le long de la Zeravshan 14
111.3 - Irrigation et drainages dans la steppe de la faim 15
111.4 - Exploitation du bassin minier d'Angren - 16 Station de gazéification in situ du charbon - Glissement induit d'Atchi
111.5 -Institut GIDROINGEO (encore appelé "O.K. LANGE" 18 de Tashkent)
IV - SEJOUR EN REPUBLIQUE DU KAZAKHSTAN (23-26 août) 21
IV.1 - Programme scientifique 21
IV.2 - Coulées boueuses et systèmes de protection dans la 22 vallée de la Malaya Almatinka et de ses affluents
IV.3 - Coulées boueuses et systèmes de protection dans la 25 vallée de la Bolchaya Almatinka
IV.4 - Le Bureau de contrôle "KAZGHAVSELEZASHCHITA" 26
• • • / • • •
INTRODUCTION
Cette excursion a pour objet d'aborder différents aspects de La géologie
de L'aménagement dans un contexte de conditions naturelles hostiles et de
donner un aperçu des méthodes d'étude développées et des solutions techni-
ques apportées par les ingénieurs soviétiques. Elle s'est déroulée dans
les 3 républiques d'Asie centrale du Tadjikistan, de l'Ouzbékistan et du
Kazakhstan (fig. 1).
Les principaux problèmes évoqués lors de cette excursion sont les
suivants :
- glissements de terrain : techniques d'étude et de prévention,
- coulées de boues : techniques de protection,
- construction de barrages en zone sismique,
- développement et aménagement de régions sub-désertiques : exploitation des ressources hydrauliques et systèmes d'irrigation.
Le temps a été réparti entre des tournées de terrain sur les principaux
sites affectés par de grands mouvements de terrain, la visite de grands
ouvrages (barrages, centrales hydro-électriques, bassins de retenue et
réseaux d'irrigation), la visite de divers instituts (laboratoires, équipe-
ments) avec conférence et projection de films, et celle d'observatoires
et de stations de surveillance.
Par les moyens logistiques et par l'encadrement scientifique et tech-
nique qui lui ont été consacrés, cette excursion s'est déroulée dans la
plus parfaite organisation ce qui a permis, malgré l'importance des trajets,
de traiter, dans un temps limité, une grande diversité de sujets de façon
assez approfondie.
Un groupe de 24 scientifiques a participé à L'excursion : 8 américains,
5 tchèques, 5 français, 2 australiens, 2 suédois, 1 soviétique et 1 japo-
nais. L'encadrement scientifique permanent était en moyenne de 6 à 10
personnes (sans compter Les responsables de chaque type d'installation
ou d'organisme visité), dont un représentant du comité d'organisation du
congrès, le directeur de l'excursion : A.S. KHAZANOV (pendant Le séjour
en Ouzbékistan), les responsables scientifiques du programme dans chaque
république traversée et les spécialistes concernés, une interprète (russe/
anglais/français) du ministère de la géologie.
Une seule faille dans cette organisation : l'absence de plaquette
d'information donnant dans chaque organisme visité, un organigramme avec
Les noms et principales fonctions des personnes rencontrées et plus géné-
ralement, la faible quantité de documentation remise.
II
(15-19 AOUT 1984)
La république du Tadjikistan, La plus méridionale de celles d'Asie
centrale, limitée au Sud par l'Afghanistan et à l'Est par la Chine, est
couverte à 93% par des zones montagneuses : partie méridionale de la
chaîne du Tian-Shan et Pamir.
C'est une région extrêmement active, affectée par des déformations
néotectoniques de très grande ampleur et une très forte sismicité (c'est
la zone de plus forte sismicité d'Union soviétique). S'ajoutant au
relief particulièrement contrasté (sommets dépassant 5 000 à 6 000 m),
ces conditions justifient l'importance des risques géologiques dans cette
région et les problèmes de géologie de l'ingénieur afférents.
C'est également une des régions les plus riches d'Union soviétique
en potentiel hydro-électrique.
II.1 - PROGRAMME SCIENTIFIQUE
* structures anti-coulées de boue de la rivière Semiganch,
* zones de glissements autour du col Zardolu,
* visite des barrages et centrales hydro-électriques de NUREK et BAIPAZA.
17 août (Dushanbe et circuit à l'Ouest de Doushanbe) :
* visite de l'Institut de construction parasismique et de sismologie du Tadjikistan (Doushanbe),
* visite de la station sismologique et géophysique de Doushanbe,
* visite de l'observatoire sismologique et géophysique de Guissar.
18 août (circuit au Nord de Doushanbe) :
* glissements de terrain et coulées de boue dans la vallée de la rivière Kharangon,
* coulées de boue de la région de Gushari,
* évolution géomorphologique et néotectonique de la dépression intra-montagneuse de Ziddy.
II.2 - GLISSEMENTS DE TERRAIN ET COULEES DE BOUE AU SUD-EST DE DOUSHANBE
(REGION D'ORDJONIKIDZEABAD)
La rivière, longue de 25 km, débouche sur un vaste cône alluvial.
Les coulées de boues sont fréquentes : coulées rocheuses en amont et boueuses
en aval après érosion des loess. Le volume de matériaux non consolidés dans
le bassin est d'environ 40 millions de m et le volume maximal des coulées
de 0.6 million de m . Une protection a été installée par des digues en
blocs de béton liés sur les rives et la surélévation d'un pont routier
au-dessus du lit de la rivière.
Cette vallée où sont développées cultures maraîchères et culture du
coton intensives est irriguée grâce à l'eau amenée de la rivière Vakhsh
par des canaux traversant la chaîne du Karatau (tunnels). De nombreux
glissements par fluage dans les loess, pouvant atteindre jusqu'à 1 million
de m se produisent dans la haute vallée de la rivière Yavansu.
Ils sont activés par les séismes fréquents et les mouvements tectoniques
(surrection) de grande ampleur. L'érosion des parties glissées cause de
fréquentes coulées de boues lors des fortes précipitations printanières.
Aucune mesure n'est prise contre ces glissements qui n'affectent pas de
zones habitées.
II.3 - BARRAGE ET CENTRALE HYDRO-ELECTRIQUE DE NUREK ET BAIPAZA
Le barrage de Nurek sur la rivière Vakhsh est le plus haut du monde :
300 mètres. Il fait partie d'un ensemble d'installations hydro-électriques
sur cette rivière (8 stations principales et 2 stations satellites) qui
assurent une production de 8 700 MW/an.
Les fonctions du barrage sont multiples : centrale hydro-électrique,
régulation et alimentation des systèmes d'irrigation. Il est implanté
dans une vallée en V resserrée qui occupe un anticlinal de grès et cal-
caires crétacé dont le coeur est un épais niveau de sel en contact sur
une faille inverse. Le contexte géotechnique est particulièrement diffi-
cile en raison de la présence du sel, de celle de failles satellites de
la faille inverse principale et de glissements de terrain sur les pentes
de la vallée.
Le barrage, large de 700 m à la crête et 1300 m à la base, est un
barrage-poids avec un noyau mixte de terre compactée et rocher, dans un
prisme de galets chargé par des grès et calcaires concassés. Les maté-
riaux ont été pris directement dans des carrières taillées sur les
flancs de la vallée dans un rayon de 5 km. Le noyau est fondé sur une dalle
de béton percée de 3 galeries, avec un enrochement de 10 à 15 m.
Les fondations du prisme sont faites, d'un mélange de terre compac-
tée et de rochers. Trois tunnels de 1,5 km de long et d'une section de
100 m ont été construits en rive gauche pour transporter les matériaux
de construction, et utilisés successivement. Des systèmes anti-fiItration
ont été mis en place jusqu'à 60 m de profondeur.
La filtration réelle (100 l/s) est 10 fois inférieure à ce qui
avait été prévu. Un tassement maximum de 3 à 5 cm a été enregistré avant
stabilisation de l'ouvrage.
Le réservoir a une longueur maximale de 70 km et une largeur de 5 km.
Sa profondeur atteint 200 à 300 mètres par endroits. La capacité est 9 3
d'environ 55.10 m . Un tunnel d'irrigation de 14 km de long est en cons-
truction en rive gauche de la partie centrale du réservoir.
La sédimentation est parfois très élevée lors des pluies saisonnières,
dans la section amont : une nouvelle station est en construction pour
pallier cette difficulté. Le système a été dimensionné pour assurer son
fonctionnement pendant 500 ans.
Les séismes induits par Le barrage sont en nombre croissants depuis
Le rempLissage du réservoir mais d'intensité de pLus en pLus faibLe.
Le barrage a déjà subi une secousse d'intensité VII sans désordres.
IL a été dimensionné pour résister à une intensité IX (iL n'a pas été
possibLe de savoir queLLe était L'accéLération équivaLente prise en compte).
La centraLe a égaLement été visitée : eLLe se compose de 9 turbines
de 5,5 m de diamètre aLimentées par 3 conduites (2 000 m /s), assurant
actueLLement une production de 2,7.10 KW/an.
La centraLe hydro-éLectrique de Baipaza, impLantée égaLement sur La
rivière Vakhsh pLus en avaL, a été construite en 2 étapes :
- une structure d'aLimentation en eau du réservoir de La vaLLée Yavan
par un tunneL de 7 km de Long traversant La montagne Karatau et un barrage
de 55 m de haut construit directement en obstruant La vaLLée à L'expLosif,
avec un déversoir à cieL ouvert ; 3 000 tonnes d'expLosif ont été utiLisées
et Le voLume de matériaux dépLacés est de L'ordre de 3 miLLions de m ;
La vaLLée ainsi entaiLLée a pris une forme en U asymétrique, avec des
faLaises abruptes de pLusieurs centaines de mètres de haut dont Les ingé-
nieurs soviétiques garantissent La stabiLité (non évidente à première vue),
- une suréLévation de 15 mètres du barrage, La construction de La
centraLe hydro-éLectrique au pied de La faLaise en rive droite (produc-
tion escc
tion escomptée : 0.6.10 KW/an) et L'impLantation d'un système anti-fiL-
Sa construction s'est heurtée à des probLèmes géotechniques ardus
Liés à La dissymétrie de La vaLLée (pente de 60' dans Les caLcaires en
rive droite et terrasses couvertes par des cônes aLLuviaux en rive gau-
che), au fort pendage (subverticaL) des strates orientées seLon L'axe
de La vaLLée et intensément fracturées, à La grande hétérogénéité des
propriétés physiques et mécaniques des matériaux.
La première tentative pour créer un système anti-fiLtration a été un
échec ; ce n'est qu'après Le combLement de La vaLLée à L'expLosif que Les
conditions se sont améLiorées, au fur et à mesure des apports de sédiments
et grâce au chargement du barrage par un méLange de terre et de rochers.
II.4 - INSTITUT DE CONSTRUCTION PARASISMIQUE ET DE SISMOLOGIE DE DUSHANBE -
STATION SISMOLOGIQUE - OBSERVATOIRE DE GUISSAR
Fondé en 1951, cet institut (Le plus grand d'Asie Centrale dans cette
spécialité : 700 personnes) comprend 13 laboratoires où sont traités les
sujets suivants :
Centrale : informatisation, traitement des données, édition de bulletinset
catalogues,
- prévision des tremblements de terre (programme le plus important
actuellement),
- génie sismique et centre expérimental de recherche sur les construc-
tions parasismiques.
Cette dernière discipline a été développée depuis 1955.
Le centre de calcul est doté du matériel soviétique le plus perfectionné
existant actuellement : traitement des données sismiques en temps réel (40
stations permanentes), détermination des principales caractéristiques des
séismes à l'intérieur du réseau (dont le mécanisme au foyer) en 12 mn.
La précision de localisation est de l'ordre de la centaine de mètres
à l'intérieur du réseau, 5 km à l'extérieur.
La banque de données rassemble des données historiques sur 1 000 ans
et instrumentales sur les 30 dernières années.
Un centre régional de prévision des tremblements de terre y a été créé
en 1979. Le réseau de surveillance très complet sur lequel il s'appuie
couvre toutes les républiques d'Asie Centrale. Un système d'alarme (ASPZ)
a été créé, qui traite automatiquement tous les enregistrements de signes
prémonitoires recueillis : 2 stations géochimiques (analyses des variations
de composition chimique des sources thermales, température, etc.) et plu-
sieurs stations géophysiques (mesures géodésiques en surface et en profon-
deur : extensométres, inclinomètres, mesures de contraintes in situ, varia-
tions du champ magnétique, mesures de résistivité électrique, etc.). Le
système est encore à un stade expérimental (sélection des signes prémoni-
toires les plus représentatifs) et devrait être opérationnel d'ici 5 à
10 ans.
En matière de génie sismique, l'Institut exerce un rôle de contrôle
des critères de sûreté pour tous les grands ouvrages construits en Asie
Centrale. Il possède un service propre où sont développés des modèles
mathématiques de calcul du comportement des structures. A noter particu-
lièrement, la réalisation d'expériences en vraie grandeur sur le comporte-
ment des structures sous sollicitation sismique : un champ d'expérimenta-
tion a été réservé au Tadjikistan pour simuler des tremblements de terre
par des explosions souterraines dont la charge, le mode de tir (micro-
retards) et la profondeur sont adaptées pour reproduire au mieux une
source sismique (propagation de la fracture). Les constructions (en gran-
deur réelle et non en maquettes) sont placées dans un rayon de 1 à 2 km
de la source et Leur comportement jusqu'à la ruine est étudié. Des enre-
gistreurs sont placés en champ libre et dans les structures.
Bien que les structures soient placées en champ très proche, il sem-
ble (d'après les ingénieurs interrogés) que les techniques de tir des char-
ges leur permettent de simuler tous types de séismes (proches et lointains)
et d'obtenir des signaux dont le contenu spectral est satisfaisant par
rapport aux enregistrements de séismes réels.
Enfin, l'Institut participe à des programmes d'information et d'édu-
cation du public qui sont diffusés largement (fascicules, émissions de
radios, manuels, etc.) dans les bureaux, les écoles et les associations.
11 a contribué également à l'élaboration des règles parasismiques de cons-
truction dont l'application est obligatoire dans toutes ces zones exposées.
Par contre, il ne semble pas que soient développées des recherches particu-
lières sur l'évaluation de l'aléa sismique local et sa cartographie.
Les conditions de site ne sont prises en compte que sur des projets parti-
culiers et importants (il n'a pas été possible d'obtenir des détails sur
les techniques employées en raison de l'absence des spécialistes concernés).
La station géophysique de Doushanbe fonctionne depuis 1946. Elle est
équipée de sismographes courte et longue période, d'accéléromètres (fonc-
tionnant dans la gamme 0.04 à 1 g) et de capteurs de déplacements. Pour
diminuer le niveau du bruit de fond, les appareils sont installés dans
des puits verticaux de 18 mètres de profondeur reliés par des galeries
horizontales (EW et NS) où sont placés 2 tilmètres et 4 extensomètres à
barre de quartz pour enregistrer les déformations de surface.
L'observatoire sismologique et géophysique de Guissar est situé à 25
km au Sud-Ouest de Doushanbe. C'est un observatoire souterrain creusé dans
la montagne : 200 mètres de galeries dont 2 de 50 mètres en croix (NS et
EW). L'observatoire est équipé de sismographes courte et longue période,
d'accéléromètres, de tilmètres, d'inclinomètres (en puits), d'extensomètres
à quartz (barres de 50 m) et de magnétomètres à protons. Certaines données
sont traitées sur place. Toutes sont retransmises sur le centre de Doushanbe.
80% des séismes enregistrés en U.R.S.S. se produisent au Tadjikistan.
Trois séismes catastrophiques ont été ressentis au cours des 70 dernières
années : 1907 (IX), 1943 et 1949 (IX et VIII).
50% des séismes enregistrés sont profonds (70-300 km), originaires du
Pamir et du Nord de I'Hindu Kush. Les séismes les plus septentrionaux et
occidentaux sont superficiels. Ils sont associés aux grandes failles qui
bordent les piedmonts des chaînes du Pamir, du Sud du Tian-Shan et de
Guissar. Ce sont les plus destructeurs.
II.5 - NEOTECTONIQUE ET GLISSEMENT DE TERRAIN DANS LE SECTEUR DE ZIDDY
La route empruntée remonte vers le Nord, de Doushanbe à Leninabad,
le long de la rivière Varzob, en traversant les chaînes de Guissar et de
Zeravchan dont les sommets culminent à 5 500 m, par un col situé à 3 400 m
d'altitude. Les chaînes, d'orientation sensiblement E.W., sont découpées
par une série de grandes failles longitudinales responsables d'un morcelle-
ment tectonique intense et délimitant du Nord au Sud plusieurs dépressions
intra-montagneuses E.W. La faille la plus méridionale, faille de Guissar,
10
sépare une vaste dépression à dépôts mésozoïques et coenozoïques vers Le
Sud (où se trouve Doushanbe) d'un massif de roches intrusives et métamor-
phiques paLéozoïques vers Le Nord. C'est une faiLle active responsabLe
de pLusieurs séismes majeurs récents. La rivière Varzob, prenant sa source
dans La chaîne de Guissar couLe vers Le Sud à travers des gorges profondes
et resserrées, déposant en avaL Loess et Limons qui sont expLoités.
Le Long de La rivière Kharangan, affLuent en rive gauche de La
Varzob, subsistent de nombreuses traces de gLissements anciens dans des
dépôts terrigènes paLéogènes et des Loess, dont Les voLumes sont de pLu-
sieurs dizaines de miLLions de m . Les gLissements actueLs se déveLoppent
dans Les formations quaternaires ; pLus modestes, ils vont de queLques
miLLiers de m à 1 ou 2 centaines de miLLiers de m et sont réactivés
chaque année en périodes de fortes pLuies (120 mouvements de terrain enre-
gistrés durant Les 80 dernières années).
Le Lit de La rivière Varzob est occupé d'anciennes couLées de boues
qui ont transporté des bLocs de pLusieurs m . ActueLLement Leur déveLoppe-
ment est contrôLé par un système d'aLarme en fonction des conditions météo-
roLogiques qui permet. Le cas échéant, de prendre des mesures d'urgence
(évacuation).
La dépression intra-montagneuse de Ziddy (aLtitude 2 300 m) est formée
de dépôts carbonates terrigènes mésozoïques et coenozoïques, recouverts
par des Loess quaternaires. ELLe est bordée par de grandes faiLLes Longi-
tudinaLes qui La séparent des massifs paLéozoïques en forte surrection.
Le reLief est contrôLé par ces mouvements tectoniques intenses quaternaires
et actueLs, Le déveLoppement d'importants gLissements de terrain. La très
forte sismicité et Le modeLé gLaciaire.
La trace d'un gigantesque gLissement d'âge néogène est encore visibLe
au-dessus du viLLage de Ziddy. IL est considéré comme stabiLisé actueLLe-
ment.
11
Les taux de soulèvement relatif par rapport à la dépression sont extrêmes
3 à 5 mm/an en moyenne au cours du Quaternaire, 10 mm/an (!) mesurés actuelle-
ment. Le soulèvement maximal cumulé atteint 4 400 m. Des nivellements de
précision sont effectués tous les 5 ans : les résultats qu'ils fournissent
sont cohérents avec les taux moyens évalués sur l'ensemble du Néogène et
du Quaternaire.
(19 - 23 AOUT)
La république d'Ouzbékistan borde au Nord et à L'Ouest celle du
Tadjikistan ; son paysage est différent : 1/4 seulement du territoire
est couvert par les montagnes. Les 3/4 restants sont une steppe aride
(initialement) s'étendant jusqu'à la mer fermée d'Aral.
De gigantesques projets de développement et d'aménagement agricole
y ont été entrepris nécessitant des travaux d'irrigation non moins gigan-
tesques : 150 000 km de canaux d'irrigation, 70 000 km de réseaux de drai-
nage, etc. Les ressources minières sont très importantes, notamment en
hydrocarbures (gaz et pétrole) et charbon.
Le climat est très contrasté : amplitudes thermiques maximales de 50"
entre l'été et l'hiver, été aride durant souvent plus de 6 mois.
Les dépôts quaternaires s'étendent très largement sur le territoire :
dépôts lacustres, fluviátiles, fluvio-glaciaires et éoliens, avec une
épaisseur variant de quelques mètres à 1 200 mètres.
Les oonditions hydrogéologiques varient entre les zones de plaine et
de montagne : grands bassins artésiens séparés par des dômes de socle paléo-
zoïque dans le premier cas, circulations superficielles dans des réseaux
de fissures, karsts,dans le second cas avec quelques dépressions intramon-
tagneuses où se développent de petits bassins artésiens.
III.1 - PROGRAMME SCIENTIFIQUE
19 août : vallée de la rivière Zeravshan ; visite des stations d'irrigation de Pervomaiskaya et Ak-Kara-darya,
14
20 août : développement agricole de la "Steppe de la Faim" (Golodnaya Steppe) travaux d'irrigation et de drainage ; visite des fermes d'Etat, Malek et du cosmonaute Volkov ; visite du centre de développement et d'Aménagement de la steppe de la Faim à Yangier,
21 août : visite du bassin minier d'Angren : gazéification in situ du chai— bon ; glissement de terrain d'Atchi et mesures de stabilisation ; mine de charbon à ciel ouvert d'Angren,
22 août : visite de l'institut GIDROINGEO à Tashkent.
III.2 - STATIONS D'IRRIGATION LE LONG DE LA ZERAVSHAN
La rivière Zeravshan est entièrement captée et canali sée pour les
besoins de l'irrigation. Elle est alimentée par la neige et les glaciers de
montagne (chaîne de Zeravshan).
La station de Pervomaiskaya a été construite entre 1927 et 1932 et
modernisée en 1965. Elle comprend :
- un écrèteur de crue,
- un barrage de retenue de 1 130 m de long,
- un couloir d'entrainement de 2 500 m de long, dans les eaux chargées,
- 13 puits de décharges.
Elle alimente un canal principal et 2 déversoirs latéraux qui sont à
la base de tout un système ramifié de canaux d'irrigation, dont un canal
souterrain traversant la montagne. Le système permet de séparer les eaux
chargées de sédiments de l'eau "propre" qui seule est dirigée vers les
canaux d'irrigation. Le bassin de retenue permet également la recharge
de l'aquifère. La salinité de l'eau est assez forte : 0.2 à 0.3 g/l.
L'efficacité du système est liée à la concordance entre la période de
consommation maximale (début de l'été) et celle de la charge maximum
(fonte des neiges).
La station d'Ak-Kara-Darya est implantée plus en aval, où la rivière
Zeravshan est séparée en 2 cours principaux : Ak-Darya et Kara-Darya. La
structure est curviligne afin de créer des circulations transversales du
courant et de séparer les eaux chargées des eaux claires (débarrassées des
silts) qui sont distribuées respectivement dans chacun des 2 cours.
15
III.3 - IRRIGATION ET DRAINAGES DANS LA STEPPE DE LA FAIM
La steppe de La faim est une vaste dépression aride qui s'étend au
Sud-Ouest de Tashkent, en rive gauche du cours moyen de La Syr-Darya, bor-
dée au Sud par La chaîne du Turkestan et à L'Ouest par ceLLe du BaLiklitan
et Le désert de KyzyLkum.
TotaLement désertique jusqu'au début du siècLe, eLLe a été transfor-
mée en une riche pLaine agricoLe où sont produits essentieLLement coton,
Lin et chanvre, et agrumes. La surface du soL est composée de Loess et
Limons, recouverte autrefois par de vastes croûtes de seL. Les précipita-
tions annueLLes sont inférieures à 250 mm.
La hauteur de La nappe aquifère, L'intense evaporation due au cLimat
est responsabLe de La très forte saLinisation du soL. La nappe eLLe-même
est très minéraLisée (jusqu'à 50 g/L par endroits).
Cette steppe est reLiée au bassin artésien de Tashkent. Les nappes
se situent dans Les dépôts quaternaires dont L'épaisseur varie de 250 à
350 mètres. La recharge des aquifères se fait à partir des montagnes.
L'eau souterraine utiLisée est captée entre 20 et 25 mètres. PLus de
2 000 puits ont été construits.
Les premiers canaux d'irrigation à grande écheLLe ont été construits
entre 1911 et 1941. Mais avec L'intensification de L'irrigation de nouveaux
probLèmes sont apparus qui ont fait échec au déveLoppement des cuLtures :
- remontée de La nappe qui s'est minéraLisée,
- formation de croûtes de seL dans Les soLs.
Un système de drainage a donc été mis en pLace pour réguLer Le niveau
de La nappe, empêchant sa remontée à moins de 3 mètres de La surface.
La ferme d'état MaLek est un exempLe de réaLisations récentes où ces
systèmes de drainage ont été particuLièrement perfectionnés. Des puits
verticaux de drainage ont été construits, pompant sans cesse Les eaux
minéraLisées qu'iLs rejettent dans un gigantesque système de coLLecteurs
qui se déversent finaLement dans des zones réservées où sont ainsi créées
16
des mers salées. 7 puits verticaux ont été construits sur Le territoire
de cette ferme (1 500 ha) : profondeur : 60 à 70 mètres ; diamètre : 1 m,
débit : 240 m /h : chaque puits crée un cône de rabattement d'un diamètre
de 500 m et permet de traiter 150 à 200 ha (Le rabattement est de 40 cm
aux extrémités et de 20 mètres au point maximum). L'apport permanent par
irrigation permet d'éviter une baisse globale trop forte du niveau de La
nappe. Actuellement, 1 100 drains verticaux de ce type ont été construits
dans la steppe de la Faim.
Le centre de planification et d'aménagement de la steppe de la Faim
à Yangier présente une exposition permanente des travaux d'aménagements
réalisés et des maquettes des aménagements futurs. Un film sur l'histori-
que des réalisations économiques de la région nous y a été projeté.
La ferme d'état Volkov est un centre d'expérimentation sur les sys-
tèmes d'irrigation souterrains. Ils permettent une réduction des coûts
d'entretien et une amélioration des rendements. Il s'agit de réseaux de
conduites percées/de différents types/avec des systèmes de régulation
des écoulements variés. Ils permettent également une économie des quanti-
tés d'eau utilisées (2 000 m /ha) et l'adjonction plus efficace d'engrais.
Les investissements nécessaires sont supposés être amortis en 6 à 8 ans.
III.4 - EXPLOITATION DU BASSIN MINIER D'ANGREN - STATION DE GAZEIFICATION
IN SITU DU CHARBON - GLISSEMENT INDUIT D'ATCHI
Le bassin d'Angren est exploité par une mine à ciel ouvert de 300
mètres de profondeur ayant nécessité la construction d'un tunnel de 7 km
de longueur pour dévier le cours de la rivière Akhangaran. Une zone de
décharge des déblais d'un volume total de 200 millions de m et attei-
gnant une hauteur de 60 à 65 mètres a été implantée en aval. Enfin, une
veine de charbon est exploitée à une profondeur de 120 à 180 m par gazéi-
fication in situ.
Tout ce secteur est affecté par 7 glissements majeurs récents :
1950 (400 000 m 3 ) , 1954 (25 000 000 m3 et 20 000 000 m 3 ) , 1958 (20 000 000 m3
et 100 000 m ) , 1969 (800 000 m ) et enfin en 1972 le développement du
17
glissement d'Atchi, induit par La gazéification du charbon in situ. Ce
glissement, le plus grand du Monde : 800 000 000 m ! et 8 km , est actif
depuis 16 ans et toute une série de mesures ont été prises pour tenter de
le stabiliser et d'arrêter sa progression. Les désordres ont débuté en
1972-73. Un mur de soutènement a été construit au pied, un canal de dériva-
tion de la rivière a été ajouté et 16 000 personnes ont dû être évacuées,
des lignes de haute tension ont été déplacées, etc. Le mouvement s'est
accéléré de 1975 à 1978 (5 à 6 mm/jour) puis ralenti depuis 1979 (1 à 2
mm/jour). Des "crises" sont souvent provoquées par les séismes qui affec-
tent la région.
Le mouvement est suivi en permanence par des mesures accoustiques
et des capteurs de déformation en surface et en profondeur. Le problème
principal est de déterminer la profondeur de la masse en glissement : des
puits spéciaux ont été construits à cet effet. Ils ont permis de montrer
que la surface du glissement se déplace plus vite que sa base.
Un comité d'experts est chargé de sa surveillance et de la mise au
point de techniques de stabilisation : il rassemble 10 instituts de recher-
che, 16 organismes industriels et 9 départements.
La cause du glissement est due à une subsidence généralisée provoquée
par la gazéification d'une veine de charbon de 5 à 15 mètres d'épaisseur,
à 130 mètres de profondeur, qui s'étend sur 1,1 km dans la partie infé-
rieure d'un flanc du vallon. Les discontinuités créées dans les niveaux
supérieurs et la perturbation des écoulements de l'eau souterraine ont
déclenché le mouvement (en particulier une remontée de la nappe liée à
une modification des perméabilités des dépôts jurassique et crétacé sous
l'augmentation de température provoquée par la gazéification).
La principale mesure de stabilisation prise a consisté à charger le
pied du glissement par un mur de 30 mètres de haut, d'un volume de 92
millions de m t
à ciel ouvert.
millions de m , construit essentiellement à partir des déblais de la mine
18
La mine à ciel ouvert a été construite en 1945 : sa production dépasse
5 mi Liions de tonnes/an. La pente moyenne est de 16 à 18". Elle est actuelle-
ment en extension, la profondeur maximale d'excavation envisagée étant de
500 mètres avec une prévision de production de 10 millions de tonnes/an
(1990) et une surface de 30 km . Les terrasses ont une largeur de 25 à
30 m et sont espacées tous les 10 mètres de hauteur. Dans la partie sep-
tentrionale de l'excavation les glissements sont fréquents et doivent être
stabilises.
III.5 - INSTITUT GIDROINGEO (ENCORE APPELE "O.K. LANGE") DE TASHKENT
Le Service géologique de la république d'Ouzbikistan compte 3 000 per-
sonnes. L'institut GIDROINGEO est surtout axé sur la recherche et l'exploi-
tation des eaux souterraines et la géologie de l'ingénieur. Son activité se
répartit entre 20% d'actions de recherche scientifique et 80% d'applica-
tions pratiques. Ses interventions se font surtout en Ouzbékistan mais
aussi dans toute l'U.R.S.S. et dans certains pays socialistes, particu-
lièrement la Tchécoslovaquie.
- activité de l'Institut,
- définition des besoins et des ressources en eaux souterraines,
- film sur les glissements de terrain et les coulées boueuses en Ouzbékistan,
- film sur le tremblement de terre de 1966 qui a rasé la ville de Tashkent.
Le tremblement de terre de 1966, de magnitude 7.2, s'est produit juste
sous la ville de Tashkent. Le foyer était très superficiel : 6 km de pro-
fondeur. Des traces de rupture en surface sont apparues dans la ville même
(un monument commémoratif est maintenant édifié à cet endroit).
19
IL n'a causé que 16 morts pour une population de 1,5 millions d'habitants
à L'époque. 35 000 bâtiments, essentiellement des habitations anciennes ont
été détruits. L'intensité maximale est estimée à VIII M . S . K . * . 164 répli-
ques ont été ressenties dans les 2 jours suivant Le choc principal, mais
d'intensité modérée. L'essaim s'est poursuivi pendant plusieurs années.
Le film, tourné 2 ans après le séisme, ne livre malheureusement que peu
de données scientifiques et est principalement axé sur les problèmes de
relogement de la population et de reconstruction de la ville.
Un programme directeur pour la reconstruction de la ville a été déci-
dé directement par les plus hautes instances politiques d'Union Soviétique.
Une aide considérable a été apporté par toutes les républiques d'Union
Soviétique. La ville est maintenant entièrement constituée de constructions
parasismiques dimensionnées pour résister à une intensité IX M . S . K . Un pro-
gramme d'implantation d'industries nouvelles de pointe, de logements, de
centres culturels et scientifiques, accompagné de mesures incitatives
(salaires, etc.) a permis d'atteindre la population de 2,3 millions d'habi-
tants en 1983.
* on a là une illustration parfaite du décalage des estimations d'intensité entre les pays exposés à des secousses majeures fréquentes et les pays européens. Une telle secousse aurait vraisemblablement été évaluée à IX (sinon plus) en France !
21
IV
(23 - 26 AOUT)
La république du Kazakhstan est beaucoup plus étendue que Les 2 pré-
cédentes (3 OOO km E.W et 1 700 km N.S). Elle est divisée en 19 régions
administratives. Elle présente une grande variété de provinces physiogra-
phiques et géologiques.
L'excursion s'est limitée à Alma-Ata, la capitale de la république,
et son voisinage. Développé au pied du flanc nord de la chaîne du Zaili
Ala-Tau. dont les sommets culminent à plus de 5 000 mètres, la ville
s'étend sur 170 km entre 600 et 1 000 mètres d'altitude sur les cônes
alluviaux des rivières Bolchaya (grande) et Malaya (petite) Almatinka.
Cette situation explique l'importance du problème de la protection contre
les coulées de boues dévastatrices qui, à plusieurs reprises, ont détruit
en grande partie la ville dans le passé. A cela s'ajoute la très forte
sismicité de la région.
Les principaux problèmes abordés ici sont donc le développement des
coulées boueuses et les techniques de prévention correspondantes d'une
part, le risque sismique, d'autre part.
IV.1 - PROGRAMME SCIENTIFIQUE
23 août : arrivée à Alma-Ata, situation géologique de la ville,
24 août : visite des structures anti-coulées de boue de la Malaya Almatinka : structures en filets et herses de protection ; barrage et complexe de Medeo ; stabilisation du lit de la rivière Kimasar,
25 août : visite des structures anti-coulées de boue de la Bolchaya Almatinka : stabilisation du lit de la Vesnovka ; lac Sairan ; barrage de la vallée de la Bolchaya Almatinka ; embouchure de la rivière Kumbelsu ; diverses structures dans la villes d'Alma-Ata (digues, bassins, cas- cades, etc.) - Visite du bureau central de contrôle de l'administra- tion "Kazglavselezashchita".
22
26 août : départ sur Moscou.
IV.2 - COULEES BOUEUSES ET SYSTEMES DE PROTECTION DANS LA VALLEE DE LA MALAYA
ALMATINKA ET DE SES AFFLUENTS
Ces rivières qui sont alimentées directement par des Lacs morainiques
et La fonte des glaces sont en crues de juillet à septembre et à l'étiage
en hiver. Elles coulent dans les épaisses formations meubles glaciaires et
fluvio-glaciaires des pentes raides du Zaili Ala-Tau. Outre une accéléra-
tion de la fonte des glaciers en été, leur crue est souvent due à des pré-
cipitations extrêmement violentes lors d'orages estivaux (extrêmum de 182
mm en 1 jour en 1947). Les précipitations moyennes sont de 800 à 900 mm/an
sur les hauteurs et 500 à 600 mm sur les piedmonts.
Les facteurs propices à la formation de coulées boueuses dans ces
vallées sont :
- la pente très forte et la violence des courants,
- la rupture des verrous des lacs glaciaires lors de précipitations abondantes, où d'une montée trop rapide des eaux par accélération de la fonte des glaciers,
- l'abondance des dépôts détritiques non stabilisés sur les pentes des vallées.
A cela s'ajoutent les séismes particulièrement violents qui déclenchent
fréquemment des éboulements rocheux et des glissements initiateurs de la
coulée ou qui créent des brèches dans les moraines barrant les lacs glaciaires,
et des facteurs anthropiques : agriculture et génie civil qui dégradent la
couverture végétale ou déstabilisent les pentes.
Cinq coulées boueuses catastrophiques dont 3 ont atteint Alma-Ata ont
été enregistrées dans les 60 dernières années, et plus de 600 se sont pro-
duites au cours de la même période dans ce secteur.
La plus dévastatrice s'est produite le 8 juillet 1921, dans la nuit,
déversant 3 millions de m de matériaux dans Alma-Ata.
23
Les structures de protection sont de 2 types : "actives" et "passives",
soit celles qui stoppent les coulées ou empêchent leur formation et celles
qui en atténuent les effets. Plusieurs exemples des 2 types existent dans
cette vallée :
• a) des herses métalliques, en forme de prisme, coupant la vallée
et dont les mailles retiennent les plus gros éléments des coulées (blocs)
tout en atténuant la vitesse du flot (le procédé est français) ; elles
sont parfois double : une première structure en amont pour arrêter les
plus gros blocs et une seconde 10 à 20 m en aval pour les plus petits
(dispositifs en cascades). Elles sont interrompues par un tunnel pour
laisser passer la route et associées à un déversoir qui draine le cours
normal du torrent. Les structures sont ancrées par un enrochement béton
à la base d'environ 10 mètres d'épaisseur. Elles sont dimensionnées en
fonction de la hauteur maximale de la coulée susceptible d'être atteinte
à ce point de la vallée et de la vitesse de la coulée.
Elles ont respectivement une longueur de 200 et 286 mètres et une
hauteur de 6 et 7 mètres. La herse est composée d'éléments préfabriqués
en acier de forme triangulaire et associés les uns aux autres. Ce type de
structures a permis d'arrêter des coulées en 1973 et 1981.
Les matériaux bloqués sont en partie réutilisés pour la construction
(lorsque la rentabilité économique (transport) est suffisante). Les struc-
tures doivent être réparées après usage. Si elles ont été trop endomma-
gées ou trop comblées par les coulées, elles sont ensevelies et une nou-
velle structure est reconstruite dessus (ce cas ne s'est pas encore pro-
suit ici).
I b) un barrage arrêtant les coulées de boues. Ce barrage est situé
juste en amont du gigantesque et célèbre complexe sportif de Médéo (anneau
de patinage de vitesse, etc.) qu'il protège. Il est implanté à 1900 m
d'altitude. C'est le plus grand ouvrage de ce type au Monde. Il a été
construit directement par obstruction de la vallée grâce à des explosions
dans ses flancs (5 000 tonnes d'explosif ont été utilisées et 2,5 millions
de m de matériaux ont été ainsi déplacés.
24
La hauteur du barrage est de 150 m, sa Longueur à La crête 530 m, sa
Largeur à La base : 800 m ; son voLume totaL : 8,5 miLLions de m .
IL a été construit en 2 étapes (1966-1967) et, après La couLée de
1973 (1974-1976). La couLée de 1973, d'un voLume de 5,5 miLLions m3
(3 fois pLus que ceLLe de 1921) a en effet été arrêtée par Le barrage,
ce qui témoigne de L'efficacité de La structure. Ce faisant, eLLe a rem-
pLi aux 2/3 Le réservoir du barrage. Le barrage a été suréLevé en consé-
quence et La capacité du réservoir est maintenant de 12,6 miLLions de m .
IL peut donc contenir 2 couLées du type de ceLLe de 1973.
Le probLème du débLaiement du réservoir n'est posé jusque Là qu'en
termes économiques ; on préfère suréLever Le cas échéant La structure
pLutôt que de creuser dans Le réservoir. A Long terme Le probLème risque
cependant d'être aigu : La période de retour des couLées majeures est
d'environ 15 ans. Par aiLLeurs, un probLème purement physique se pose
égaLement (et Les ingénieurs soviétiques en conviennent voLontiers) : en
terme de risque à Long-terme cette structure ne résout pas Le probLème.
ELLe a diminué L'aLéa mais en sommant Les capacités destructrices des
différentes couLées arrêtées (concentration des matériaux transportabLes)
eLLe augmente considérabLement Le risque en cas de défaiLLance de La struc-
ture.
Deux tunneLs déversoirs (section : 17 m et Longueur : 540 m et 460 m
respectivement) permettent L'évacuation de La "portion Liquide" des cou-
Lées. ILs sont reLiés à des prises d'eau disposées verticaLement dans Le
réservoir à différents niveaux. Ce barrage ferme une zone où 80% des cou-
Lées prennent naissance.
PLus en amont encore, un barrage pLus modeste est en construction :
17 m de haut et réservoir de 220 000 m . IL permettra de stopper Les
couLées prenant naissance dans Les Lacs gLaciaires à Leur source et de
réguLer La sédimentation dans Le réservoir de Médéo.
I c) des fiLets métaLLiques posés en travers des vaLLées des affLuents
mineurs de La MaLaya ALmatinka.
25
I d) des déversoirs "en cascade" permettant de stabiliser Le cours
d'autres affluents de la Malaya Almatinka, comme la Kimasar et de réguler
le flot lors de coulées importantes (réduction de la vitesse par nivelle-
ment de la pente et traversée d'écluses). 80 "marches d'escalier" en béton
ont été construites séparées par des bassins profonds.
Tout le long de la vallée au-dessus du barrage de Médéo, les traces
de la coulée de 1973 sont visibles : canyon profond de plus dé 20 mètres
par endroits, blocs erratiques (jusqu'à 10 m de diamètre), denudation des
versants et structures anti-coulées de boue plus anciennes arrachées
(la plupart n'ont résisté que quelques secondes).
La coulée du 15 juin 1973 est partie du lac glaciaire Tuguksu et a
atteint le barrage de Médéo en 3/4 heures avec un flot de 4 000 m /s.
Sa hauteur maximale a dépassé 15 m, la vitesse 10 m/s. La composition
moyenne des coulées de boue (en volume) est de :
- 5% d'argiles,
- la vidange des lacs morainiques avant leur débordement,
- le reboisement intensif des pentes pour retenir les matériaux meubles,
- la régulation de la fonte des glaciers (la fonte est accélérée par des tirs à l'explosif qui disloquent la glace, aux périodes propices).
IV.3 - COULEES BOUEUSES ET SYSTEMES DE PROTECTION DANS LA VALLEE DE
LA BOLCHAYA ALMATINKA
Ces structures existent jusque dans la ville d'Alma-Ata même, par
exemple :
- stabilisation du lit de la Vesnovka : digues le long des rives,
succession de bassins de réception (nettoyés régulièrement) et de cascades,
canalisation curviligne (pour réduire la vitesse et faire sédimenter les
éléments les plus lourds), assurant un contrôle de la propagation des cou-
lées dans la viIle,
26
- bassin de retenue du Lac Sai ran, où débouchent Les différents déver-
soirs et Limité par un barrage de 9 m de haut ; sa capacité est de 2 miLLions
de m (Les matériaux déposés sont expLoités comme granuLats).
PLus en amont, dans La vaLLée, un barrage-béton a été impLanté égaLement
pour arrêter Les couLées : sa hauteur est de 40 m et La Largeur des fonda-
tions de 200 m.
La capacité du réservoir est de 14,5 miLLions de m . Le barrage est compo-
sé de ceLLuLes de béton, disposées par étages vers L'avaL, rempLies successive-
ment par Les couLées boueuses. IL a été construit en 1977 et son dimension-
nement a été revu en fonction de La couLée dévastatrice du 3.9.1977 consi-
dérée comme La couLée du siècLe : 6 miLLions de m , un débit maximum de
11 000 m /s, une hauteur de 12 m (15 à 20 mètres par endroits), une vitesse
de 8 à 10 m/s, des bLocs de 6 mètres de diamètre. La vaLLée a été rapide-
ment rempLie par La couLée mais des mesures ont été prises en temps utiLe
pour évacuer La popuLation. ELLe est partie de La zone amont de La rivière
KumbeLsu. Un mur de béton (500 m de Long, 12 m de haut) a été construit à
La confLuence de cette rivière avec L'ALmatinka, pour dévier Les couLées
éventueLLes et empêcher Leur propagation et Leur enfLement dans Le cours
principaL.
IV.4 - LE BUREAU DE CONTROLE "KAZGHAVSELEZASHCHITA"
Cette visite a permis de voir Les différentes maquettes des structures
anti-couLées de boues, de rencontrer Les ingénieurs responsabLes des pro-
jets et d'assister à La projection d'un fiLm sur Les couLées de 1973 et
1977 et La construction des barrages de Medeo et de La boLchaya ALmatinka.
Un système de surveiLLance du déveLoppement des couLées de boue, fonc-
tionnant de jour comme de nuit en période critique, a été mis sur pied
et permet de donner Les aLertes en temps utiLe : surveiLLance par héLicop-
tère, inspection des barrages morainiques, surveiLLance du niveau de L'eau
dans Les Lacs gLaciaires, etc.
27
Le centre effectue tous Les calculs de dimensionnement et a la responsa-
bilité des projets des structures anti-coulées de boue. Il assure aussi la
surveillance des avalanches neigeuses et contribue à l'élaboration des
plans d'aménagement et de développement futurs de la ville.
Enfin, quelques informations ont été données sur le risque sismique.
Alma-Ata a connu 2 tremblements de terre catastrophiques assez récents :
en mai 1887 et le 9 janvier 1911 (intensité IX et X) qui ont rasé la quasi
totalité de la ville. Ce sont les plus forts connus en U.R.S.S. Plusieurs
failles actives majeures sont proches de la ville, dont la faille dite
d'Alma-Ata. Un réseau de surveillance sophistiqué a été mis en place et
sur la base d'une évaluation de l'aléa sismique (complété d'un zonage sur
la ville), des règles parasismiques ont été appliquées aux constructions.
Les barrages de Medeo et de la bolchaya Almatinka sont dimensionnés pour
résister à une intensité IX M.S.K.
Malheureusement, ce secteur de recherches dépend d'un organisme qu'il
n'a pas été possible de visiter et peu d'informations complémentaires ont
pu être données sur ce sujet.
FIGURE 1
D
Is M Z
. * 50 25 O 50 IOO 150 200 250 Kilometres if h.tî and Deoihs .n Metre*
ANNEXE 1
•
A.P. V.P. A.S. U.K. V.R. A.Ï.
NEGMATULLAEV SARZHAN KOLICHKO KOLESNIK LIM PETROSYAN PRESNUKHIN
KHAZANOV ARIPOV MURKAEV NIZAYOV SALAKHITDINOV SEMYONOV KHODZHAEV SHAMUKOV
ANISHCHENKO BOCHKARYOV DEGOVETS KARAMANOV RYNDINA KHEGAI
ANNEXE 2
* carte topographique du Tadjikistan à 1/1 000 000,
* carte géologique d'Ouzbékistan et des régions limitropes à 1/2 000 000 (1980),
* carte économique d'Ouzbékistan : ressources minières, agriculture, industrie à 1/1 500 000,
* publications de l'Institut de construction paraséismique et de sismologie du Tadjikistan :
- Prognoz zemletpiaceniî (3 volumes), en russe - Précis sur la prévision des tremblements de terre,
- diverses notes,
- extrait du fichier de sismicité.