Wikibardig:Evacuateurs de crues : Différence entre versions

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Evacuateurs de crues

La maîtrise des crues est un élément fondamental de la sécurité des barrages ; elle est en grande partie fonction du dimensionnement des évacuateurs de crues et de leur fonctionnement. L’évacuateur de crues est l’organe dans lequel est concentré le débit à évacuer à l’aval en cas de crue. On réduit ainsi l’étendue des zones à protéger vis-à-vis du pouvoir érosif de l’eau. Le sous-dimensionnement ou le dysfonctionnement des évacuateurs de crues constitue une des causes principales de rupture de barrages au niveau mondial : 1/3 des ruptures sont dues à un problème d’évacuateur.

Conséquence d’une surcote

La vitesse de l’eau qui déverse sur le parement aval est calculée à partir du coefficient de Strickler. Les conséquences d’une surcote sont très différentes en fonction du type de barrages considéré.

Une surverse de quelques centimètres pendant quelques heures suffit à provoquer une brèche sur un ouvrage en terre. L’érosion commence en pied aval avec une grande intensité. Si le barrage comporte un drain tapis mal protégé, les matériaux en seront rapidement arrachés ce qui accélère d’autant l’érosion du talus aval. La brèche peut alors s’agrandir jusqu’à rupture totale de l’ouvrage jusqu’au terrain naturel au pied du barrage. Si le matériau est compacté et a de bonnes caractéristiques mécaniques, il résiste mieux à l’érosion. L’enherbement du talus aval constitue également un facteur favorable s’il est régulier en retardant l’érosion ; un enherbement irrégulier concentre les écoulements entre les touffes d’herbe et conduit à des survitesses et peut donc être un facteur aggravant.

Exemple de dégradation du talus aval d’un barrage en remblai suite à une surverse

Dans le cas des barrages en enrochements, des hauteurs de déversement plus grandes sont nécessaires pour emporter les enrochements. Par contre, si ce type de barrage possède un noyau, on est ramené au cas des barrages en terre puisque le noyau va s’éroder en premier.

Le béton résistant à la surverse, si la fondation est assez résistante, les barrages en béton ne sont pas menacés tant qu’ils résistent à la poussée de l’eau. Par contre, si une crue provoque un niveau d’eau supérieur à la crue pour lequel il a été dimensionné, le barrage peut être emporté par glissement ou par renversement.

Différents types d’évacuateurs de crues

Les facteurs suivants interviennent dans le choix du type d’évacuateur :

• Les enjeux à l’aval ;

• Le coût de construction ;

• La qualité des prévisions de crues ;

• La sismicité de la zone ;

• Les conditions topographiques et géologiques ;

• Le type de barrage : il est possible d’incorporer des évacuateurs de crues aux barrages en béton et de restituer le flot déversant dans le lit principal. Pour les barrages en remblai, l’évacuateur de crues doit être séparé et la réorientation du flot déversant à l’aval pose parfois un problème difficile ;

• Les conditions d’exploitation ;

• La présence ou l’accès de l’exploitant sur le barrage ;

• La cinétique des crues.

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 – Photo Irstea Aix-en-Provence

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 H 3/2 , 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.