Vanne (HU)

Traduction anglaise : Gate, Sluice Gate, Valve, Floodgate, Penstock

Dernière mise à jour : 18/06/2025

Système permettant de réguler le débit dans un ouvrage hydraulique.

Utilisation des vannes en assainissement

En assainissement les vannes sont utilisées dans différentes circonstances :

• pour réguler le débit sortant d'un bassin de retenue ou d’un autre ouvrage de stockage (voir Limiteur de débit (HU));
• pour réguler le débit transitant dans les différentes branches au droit d'une défluence (voir Séparateur de débit (HU)) ;
• pour retenir provisoirement l'eau et créer un effet de chasse susceptible de remettre en mouvement les matières sédimentées (voir Curage (HU), Vanne à ouverture cyclique (HU)) ;
• pour empêcher l’eau d’une rivière en crue de pénétrer dans le système d’assainissement (voir Station de crue (HU));
• etc.

Différents types de vannes

Les vannes guillotines (sluice gate) se présentent sous la forme d'une plaque coulissant verticalement dans deux rainures situées dans les parois et libérant ainsi un orifice, passage plus ou moins important pour l'eau entre le radier de la conduite et le bas de la plaque. Ces vannes résistent relativement bien à la pression de l'eau et sont souvent utilisées dans des régulateurs de débit. Une variante est constituée de vannes inclinées, qui peuvent aussi fonctionner comme déversoir.

Les vannes segments, forment des segments de cylindres, à axe horizontal ; elles peuvent aussi fonctionner comme orifice ou déversoir. 

Les figures 1 et 2 fournissent quelques exemples de vannes :

Figure 1 : Exemples de vannes : vanne plane (verticale ou inclinée), vanne segment et vanne cylindre (d'après Graf (1993).

Les vannes sont généralement associées à un organe de contrôle du débit, fixe (seuil, orifice calibré, etc.), ou mobile (module à masque par exemple). La régulation, si elle existe, peut être locale (relative à une caractéristique de l'écoulement mesurée localement) ou s’insérer dans une gestion automatisée globale du réseau.

Des vannes autonomes (vannes secteurs à axe horizontal, contre-balancées par un flotteur réglable, permettent d’assurer un niveau aval constant, ou un niveau amont constant, ou une différence constante de niveaux amont et aval. Dans la même famille, des vannes équipées de modules à masques permettent de réguler le débit à une valeur sensiblement constante. Elles sont régulièrement utilisées sur des canaux d’irrigation ou d’adduction d’eau, mais peuvent l’être aussi sur des ouvrages d’assainissement (bassins de retenue, ouvrages de répartition, etc.) du fait de leur robustesse.

Figure 2 : Vanne clapet utilisée pour créer une réserve de chasse destinée au curage d’un réseau unitaire ; crédit photo Patrick Savary.

Les vannes peuvent également être utilisées comme dispositifs de curage (figure 2).

Modélisation hydraulique des vannes

Les vannes fixes peuvent être modélisées, selon leur mode de fonctionnement (figure 3) :

• comme un orifice (passage de l'eau sous la vanne), c'est le cas le plus général ,
• comme un seuil (écoulement au dessus de la vanne, lorsque la vanne est totalement fermée),
• comme une association des deux types d'ouvrages si la vanne est ouverte dans sa partie basse et que le niveau de l'eau à l'amont dépasse sa partie haute.

Figure 3 : Selon la position de la vanne (ouverte ou fermée) et selon le niveau de l'eau à l'amont, l'ouvrage peut fonctionner comme un orifice, comme un seuil ou comme une combinaison des deux.

La modélisation des vannes mobiles dépend totalement des règles utilisées pour leur fonctionnement : débit constant, perte de charge constante, relation d'évolution du débit en fonction d'un niveau, etc.

Bibliographie :

• Graf W.H. (1993) : Hydraulique Fluviale. Tome 1 : Écoulement permanent uniforme et non uniforme ; Ed. Presses polytechniques et Universitaires romanes ; Lausanne.

Voir aussi : vanne mobile, vanne à ouverture cyclique, Module à masque (HU).