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Wikibardig:Types d'évacuateurs de crues

De Wikhydro

Sommaire

On distingue deux types d’évacuateurs de crues en fonction de leur entonnement par rapport au niveau normal de la retenue : les évacuateurs de demi-fond ou de fond et les évacuateurs de surface.

Evacuateurs de fond

Les évacuateurs de crues de demi-fond ou de fond comportent une partie verticale en forme de puits qui se prolonge par une galerie ou une conduite qui passe sous l’ouvrage ou sous l’un de ses appuis et rejoint la vallée au pied du barrage. Ils fonctionnent en charge normalement sur tout ou partie de leur longueur. De manière générale, les pertuis de fond comprennent deux vannes : une vanne de garde et une vanne de contrôle du débit.

Exemple d’évacuateur de fond.PNG Exemple d’évacuateur de fond. (Photo Irstea - G2DR).

Pour les faibles déversements, le contrôle de l’écoulement est opéré par le seuil en surface : la loi de débit est une loi de seuil dénoyé en H3/2 , H étant la charge sur l’évacuateur. Lorsque le débit à évacuer augmente, la galerie finit par s’écouler en charge et prend le contrôle de l’écoulement : la loi de débit croît alors en racine de H.

Évacuateurs de surface

Les évacuateurs de crues de surface sont les plus fréquents. Ils comportent 3 parties :

· A l’amont, un seuil déversant (ou déversoir) sur lequel s’établit l’écoulement torrentiel et qui contrôle le débit évacué ;

· Un ouvrage intermédiaire d’accompagnement à pente accentuée appelé coursier ou chenal qui entretient ou qui accélère l’écoulement torrentiel ;

· Un ouvrage terminal à partir duquel le flot évacué revient au lit naturel, le dissipateur d’énergie.

Le coursier et l’ouvrage terminal sont parfois inexistants ou partiellement réalisés dans le cas d’évacuateurs de surface porté par des barrages voûtes.

Deux types d’évacuateurs libres sont distingués : l’évacuateur de surface à entonnement frontal et l’évacuateur de surface à entonnement latéral. L’évacuateur à entonnement frontal a un seuil disposé face à la rivière : l’écoulement ne change pas de direction. Le déversoir commence à débiter lorsque la cote dans la retenue atteint le niveau normal des eaux. L’évacuateur est à entonnement latéral lorsque le seuil est disposé parallèlement à la rivière : l’écoulement change de direction à 90°. Lorsque le débit de crue est important, le seuil est en principe très long, ce qui conduit en général à choisir ce type d’évacuateur.

Évacuateur à entonnement latéral.PNGEvacuateur à entonnement latéral – Les flèches indiquent le sens du flux. (Photo C. Curt - Irstea - G2DR). Évacuateur à entonnement frontal.PNG Evacuateur à entonnement frontal.(Photo C. Curt - Irstea - G2DR).


L’évacuateur de surface conduit en général des écoulements à surface libre avec accélération continue depuis un seuil de contrôle placé près de son origine. Il présente de nombreux avantages : sa loi de débit est plus favorable, le risque d’obturation par des corps flottants est moindre (la présence de grilles ou autres barreaudages juste devant ces évacuateurs est fortement déconseillée), il ne rend pas nécessaire une présence permanente sur l’ouvrage et nécessite très peu d’entretien. Il a un débit proportionnel à la lame déversante (différence de cote entre le seuil et la retenue loin à l’amont) puissance 3/2. Les évacuateurs de surface à surface libre peuvent fonctionner en régime noyé au-delà d’un certain débit : leur loi de débit est alors fonction non seulement de la charge amont sur le seuil mais du niveau à l’aval du seuil. Elle est moins favorable que la loi en puissance 3/2.

Evacuateurs équipés de seuils mobiles

Certains évacuateurs de crues sont équipés de seuils mobiles : deux sont des organes métalliques manœuvrés par des vérins (clapets et vannes segment) et deux sont abaissés automatiquement du fait de la montée de l’eau (seuils souples ou boudins gonflables) et hausses fusibles Hydroplus.

Les clapets sont des bouchures rectangulaires qui pivotent autour d’un axe horizontal solidaire du radier. Ils sont manœuvrés par vérins soit par poussée si les vérins sont fixés au radier aval, soit par traction si les vérins sont fixés sur les deux piles.

(Cours ISBA 2012 Gérard Degoutte)

Déversoirs mobiles.PNGDéversoirs mobiles. Clapets commandés par vérins.PNGClapets commandés par verins. (Photo- Irstea - G2DR).

Une vanne segment est constituée par un segment de cylindre pivotant autour d’un axe horizontal situé le plus souvent à l’aval de la vanne. Ce sont des ouvrages levants qui libèrent l’eau provenant du fond de la retenue c'est-à-dire celle qui est la plus chargée en sédiments.

Vannes segment.PNGVanne segment. (Photo- Irstea - G2DR).

Le seuil souple gonflant est constitué d’une membrane souple en produit élastomère armé, fixée sur un radier en béton et gonflée soit à l’air soit à l’eau. Lorsque le niveau amont s’élève, la membrane s’affaisse progressivement et automatiquement. Le regonflage est automatisé ou manuel.


Seuil gonflable schéma.PNGSchéma seuil gonflable.

Seuil gonflable.PNGSeuil gonflable.(Photo - Irstea - G2DR).


Les hausses fusibles Hydroplus sont placées côte à côte sur une assise plane. Elles résistent à la poussée de l’eau tant que les débits à évacuer sont modérés. Au-delà d’un certain seuil de débit, que l’on choisit, une première hausse bascule ; si le débit continue à croître, une seconde bascule et ainsi de suite. Le basculement d’une hausse a lieu quand l’eau de la retenue atteint un puits lié à la hausse qui communique la pression de l’eau sous la hausse et la déstabilise. Les puits sont calés à des cotes différentes permettant un fonctionnement progressif. (Source G. Degoutte Cours ISBA 2012).

Hausses hydroplus schéma.PNG Hausses hydroplus installation.PNGÉvacuateur équipé de hausses fusibles Hydroplus.PNG

Hausse Hydroplus Exemple d’évacuateur équipé de hausses fusibles Hydroplus. (Photo C. Curt - Irstea - G2DR).

Références

CIGB/ICOLD (Commission Internationale des Grands Barrages), 1987. - Bulletin 58 - Spillways for dams – Evacuateurs de crue de barrages.

CFBR (Comité français des barrages et réservoirs), 2013. Groupe de travail «Dimensionnement des évacuateurs de crues de barrages ». Recommandations pour le Dimensionnement des évacuateurs de crues de barrages - Dam spillway design guidelines.

CFBR (Comité français des barrages et réservoirs), 1998. Recommandations pratiques pour améliorer la sécurité des barrages en crue.

Degoutte G., Mercklé S., 2012. Cours de l’’ISBA (Institut Supérieur du Béton Armé) - Chapitre 3 – Evacuateurs de crues et vidanges.


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