SPÉCIAL B - 1 9 6 2 L A H O U I L L E B L A N C H E 8 3 7
Quelques aspects des études hydrauliques des aménagements du Bas-Rhône
Some aspects of the hydraulic studies carried o u t in connection w i t h the development
of the Lower Rhône
PAR CL. G E M A E H L I N G ,
I N G É N I E U R D E S P O N T S E T C H A U S S É E S
D I R E C T E U R - A D J O I N T D E L A C O M P A G N I E N A T I O N A L E D U R H O N E
L'aménagement continu sur près de 100 km de long, d'un grand fleuve au débit solide abon- dant, a nécessité des éludes hydrauliques très variées, dont certaines permettent d'ailleurs une utile confrontation entre les études préalables théoriques on expérimentales (sur modèles réduits) et tes observations faites après achè- vement des travaux.
L'auteur relate certaines études à portée géné- rale, concernant les ouvrages des aménagements mixtes récents du Bas-Rhône (notamment Baîx- Le Logis Neuf, Beauchastel et Pierre-Bénite), et procède à certaines comparaisons avec les amé- nagements plus anciens (Donzère-Mondragon et Montélimar).
Ces études portent principalement sur les as- pects suivants ;
— le barrage et son mode de construction dans le lit du Rhône, en liaison avec les problèmes posés par le passage de la navigation, l'écoule- ment des crues et le cheminement du débit solide;
— les conditions d'établissement et d'exploita- tion des prises d'eau du canal de dérivation, de manière à éviter notamment l'engravement de la retenue et du seuil;
— enfin, les problèmes spécifiques liés cm grou- pement de l'usine, du déchargeur et de l'écluse en un bloc unique barrant le canal de dériva- tion : suppression des courants trauersiers pou- vant gêner les bateaux à l'approche des usines, bonne alimentation du sas des écluses, utili- sation des déchargeurs pour réduire les ondes provoquées par les changements de régime des centrales hydroélectriques.
Les études dont il est rendu compte montrent notamment l'importance que revêtent les pro- blèmes posés par le passage de la navigation et le cheminement du débit solide dans in concep- tion, la réalisation et l'exploitation des aména- gements hydroélectriques du bas-Rhône.
The development of a continuons strelch of nearly 100 km atong this big, heavily sedinhent- laden river has involved a wide range of dif- férent hydraulic studies, some of which hâve provided a valuable basis for a compariso.n between previous theoretical or expérimental scale model research and observations recorded since the completion of the work on the site.
The Author describes a number of gênerai investigations connected with the structures in récent multi-purpose development projects on the Lower Rhône (in particular Baix-Le Logis Xeuf, Beauchastel and Pierre-Bénite), and com- pares some of their aspects with older projects, such as Donzère-Mondragon and Montélimar.
Thèse investigations were mainly concerned with the following points:
(i) The dam and the method used to build il on the bed of the river Rhône, with due regard to problems arising from navigation require- menls, the discharging of flood flows, and the conveijing of the river's sédiment load.
(ii) Conditions governing the provision and running of the diversion canal water intakes, especially as regards silt prévention in the im,- pounded water and on the sill.
(iii) Problems specifically associated with the grouping of the power house, relief works and lock as a single unit extending right across the diversion canal, such as the prévention of amj eross-cnrrents liable to interfère with shipping in the power house approaches, efficient water supphj Systems for the lock chambers, and the use of relief works to reduce surge waves due to variations in power station opération.
The investigations described in this article show the importance of problems associated with river shipping, the conveying of sédiment through the installation, and the construction and running of the hydro-power schemes atong the Lower Rhône.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1962017
838 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2
L ' é q u i p e m e n t d u b a s R h ô n e , e n t r e p r i s il y a q u i n z e a n s , a p o r t é j u s q u ' à p r é s e n t s u r le t r o n - ç o n d ' u n e c e n t a i n e d e k i l o m è t r e s d e l o n g c o m - p r i s e n t r e le c o n f l u e n t d e l ' I s è r e e t M o n d r a g o n ( t i e r s c e n t r a l d u b a s R h ô n e ) . R a p p e l o n s q u ' i l s ' a g i t d e s c h u t e s s u i v a n t e s q u e n o u s c i t o n s d a n s l ' o r d r e d e s d a t e s d e m i s e s e n s e r v i c e , c ' e s t - à - d i r e d ' a v a l e n a m o n t : D o n z è r e - M o n d r a g o n ( 1 9 5 2 ) , M o n t é l i m a r ( 1 9 5 7 ) , R a i x - L e L o g i s Neuf ( 1 9 6 0 ) , a i n s i q u e celle e n c o n s t r u c t i o n d e B e a u c h a s t e l ( m i s e e n e a u p r é v u e : 1 9 6 3 ) . L e p r o g r a m m e d e s t r a v a u x se p o u r s u i t s u r le t i e r s a m o n t a v e c l a c h u t e de P i e r r e - B é n i t e ( m i s e e n e a u p r é v u e : 1965) a l o r s q u e les é t u d e s d e s a u t r e s c h u t e s d e s t i e r s a m o n t e t a v a l s o n t d é j à l a r g e m e n t a m o r c é e s . L e s s c h é m a s d ' a m é n a g e m e n t q u i o n t é t é a d o p - tés p o u r c h a c u n e d e ces c h u t e s p r é s e n t e n t s a n s d o u t e b e a u c o u p d ' a n a l o g i e . Ils c o m p o r t e n t e n effet les o u v r a g e s p r i n c i p a u x s u i v a n t s (fig. 1) :
— u n barrage de r e t e n u e , q u i r è g l e le d é b i t l a i s s é d a n s le t r o n ç o n a v a l d u fleuve c o u r t - c i r c u i t é p a r l a d é r i v a t i o n e t r e l è v e les e a u x à l ' e n t r é e d e l a p r i s e ;
— e n a m o n t d e celle-ci, u n e retenue l o n g u e d e 5 à 10 k m a v e c les e n d i g u e m e n t s , les o u v r a - g e s , et, le c a s é c h é a n t , l e s d r a g a g e s et d é r a - s e m e n t s de b e r g e s n é c e s s a i r e s p o u r c o n t e n i r l e s e a u x d u fleuve et a s s u r e r l ' é c o u l e m e n t d e s a f f l u e n t s ;
— u n canal de dérivation i s s u d e la prise d'eau, e t q u i c o n d u i t , s u r u n p a r c o u r s d e p l u s i e u r s k i l o m è t r e s , le d é b i t d é r i v é j u s q u ' a u p o i n t c h o i s i p o u r la r e s t i t u t i o n d a n s le fleuve;
- - les o u v r a g e s d ' u t i l i s a t i o n et d e f r a n c h i s s e - m e n t de l a c h u t e : usine h y d r o é l e c t r i q u e é q u i p é e d e g r o u p e s K a p l a n , écluse e t o u v r a - ges a n n e x e s ( n o t a m m e n t déchargeur), g r o u - p é s e n u n b l o c u n i q u e q u i p a r t a g e l a d é r i v a - t i o n e n u n c a n a l d ' a m e n é e et u n c a n a l d e f u i t e .
L ' i m p o r t a n c e et la d i v e r s i t é d e s o u v r a g e s c o n - ç u s à l a t a i l l e d u fleuve, l a n é c e s s i t é d ' a s s u r e r u n e s é c u r i t é a b s o l u e a u x r i v e r a i n s et u n e e x c e l - l e n t e r é g u l a r i t é à l ' e x p l o i t a t i o n i n d u s t r i e l l e , enfin l a s i t u a t i o n p r o p r e à c h a q u e c h u t e n o u s o n t a m e n é s à e n t r e p r e n d r e d e s é t u d e s h y d r a u l i q u e s de t o u t e s s o r t e s : e s s a i s s u r m o d è l e s r é d u i t s (1), é t u d e s et c a l c u l s t h é o r i q u e s , r e c h e r c h e s o p é r a - t i o n n e l l e s effectuées s u r c a l c u l a t r i c e é l e c t r o n i - q u e , o b s e r v a t i o n s f a i t e s s u r p l a c e .
Il n o u s a p a r u u t i l e de r e n d r e c o m p t e d e c e r - t a i n e s d e ces é t u d e s , e n e s s a y a n t de d é g a g e r les
idées g é n é r a l e s q u i r é s u l t e n t d e l a c o n f r o n t a t i o n d e s r é s u l t a t s o b t e n u s p o u r d i v e r s e s c h u t e s e t en i n s i s t a n t s u r les p r o b l è m e s q u i s o n t s p é c i f i q u e s a u x a m é n a g e m e n t s m i x t e s d u R h ô n e .
N o u s n e t e n t e r o n s p a s d e f a i r e u n i n v e n t a i r e , m ê m e s o m m a i r e , d e s p r i n c i p a l e s é t u d e s f a i t e s , c a r il r i s q u e r a i t d ' ê t r e à l a fois s u p e r f i c i e l e t f a s - t i d i e u x d a n s s a l o n g u e u r . E n p a r t i c u l i e r , les é t u d e s h y d r a u l i q u e s r e l a t i v e s à l a c o n c e p t i o n d e s o u v r a g e s p r i n c i p a u x et à l e u r m i s e a u p o i n t ( n o t a m m e n t l ' u s i n e h y d r o é l e c t r i q u e ) s e r o n t à p e u p r è s c o m p l è t e m e n t p a s s é e s s o u s s i l e n c e , a i n s i q u e t o u t ce q u i a t r a i t à l ' h y d r a u l i q u e s o u t e r r a i n e .
N o u s n o u s b o r n e r o n s d o n c à é t u d i e r s u c c e s s i - v e m e n t les a s p e c t s s u i v a n t s :
— le b a r r a g e et s o n m o d e d e c o n s t r u c t i o n d a n s le lit d u R h ô n e , ce q u i n o u s p e r m e t t r a d ' é v o - q u e r les p r o b l è m e s p o s é s p a r le p a s s a g e de l a n a v i g a t i o n , l ' é c o u l e m e n t d e s c r u e s et le c h e m i n e m e n t d u d é b i t s o l i d e ;
— l a p r i s e d ' e a u d u c a n a l d e d é r i v a t i o n e t les c o n d i t i o n s d e s o n e x p l o i t a t i o n d e m a n i è r e à é v i t e r n o t a m m e n t l ' e n g r a v e m e n t d e l a r e t e - n u e et d u s e u i l ;
— enfin, les p r o b l è m e s s p é c i f i q u e s liés a u g r o u - p e m e n t de l ' u s i n e , d u d é c h a r g e u r et d e l ' é c l u s e e n u n b l o c u n i q u e b a r r a n t le c a n a l d e d é r i v a t i o n : s u p p r e s s i o n d e s c o u r a n t s t r a v e r -
s i e r s p o u v a n t g ê n e r les b a t e a u x à l ' a p p r o c h e d e s u s i n e s , b o n n e a l i m e n t a t i o n d u s a s d e s é c l u s e s , u t i l i s a t i o n d e s d é c h a r g e u r s p o u r r é d u i r e les o n d e s p r o v o q u é e s p a r l e s c h a n g e - m e n t s d e r é g i m e d e s c e n t r a l e s h y d r o é l e c t r i - q u e s .
E n définitive, les é t u d e s d o n t n o u s r e n d o n s c o m p t e t r a d u i s e n t l ' i m p o r t a n c e q u e r e v ê t e n t les p r o b l è m e s p o s é s p a r le p a s s a g e d e l a n a v i g a t i o n , l ' é c o u l e m e n t d e s c r u e s e t le c h e m i n e m e n t d u d é b i t solide, d a n s la c o n c e p t i o n , l a r é a l i s a t i o n et l ' e x p l o i t a t i o n d e s a m é n a g e m e n t s h y d r o é l e c t r i - q u e s d u B a s - R h ô n e .
(1) Ces essais ont en général été confiés : au Labora- toire National d'Hydraulique de Chatou pour les prises et les barrages, et les problèmes liés au cheminement du débit solide; au Laboratoire de la S O G R E A H à Grenoble pour les usines et les écluses, la restitution des dériva- tions et les problèmes d'ondes dans les canaux. De son côté, la Compagnie dispose d'un petit laboratoire à Gerland (Rhône) où elle étudie directement certains ouvrages : notamment les déchargeurs, les endiguements submersibles bordant les retenues ainsi que le réamé- nagement du débouché de certains affluents (Lez, Eyrieux, Roubion, Isère).
N° SPÉCIAL B - 1962 : C. GEMAEHLING 839
AMENAGEMENT DE BEAUCHASTEL PLAN D'ENSEMBLE
FlG. 1
8 4 0 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2
1. — B A R R A G E E T R E T E N U E
I . 1. L E S BARRAGES D E RETENUE.
L e s b a r r a g e s d o n t n o u s a v o n s r a p p e l é le r ô l e en q u e l q u e s m o t s s o n t , e n g é n é r a l , é t a b l i s e n t r a v e r s d u l i t m i n e u r d u fleuve e t s o n t t o u s é q u i - p é s d e b o u c h u r e s m o b i l e s : f e r m é e s , les v a n n e s p e r m e t t e n t d e r e l e v e r le n i v e a u d e s e a u x e n p é - r i o d e d ' é t i a g e o u d ' e a u x m o y e n n e s ; p a r t i e l l e m e n t o u t o t a l e m e n t o u v e r t e s , elles l a i s s e n t p a s s e r les c r u e s q u i c o n t i n u e n t d ' e m p r u n t e r l ' a n c i e n c o u r s d u fleuve. L ' i n f r a s t r u c t u r e se c o m p o s e d o n c e s s e n t i e l l e m e n t d e p i l e s m a s s i v e s e n r i v i è r e , q u i s u p p o r t e n t , les v a n n e s , et d ' u n r a d i e r é t a b l i a u n i v e a u m o y e n d u lit.
N o u s a v o n s r é u n i d a n s le t a b l e a u I les p r i n c i - p a l e s c a r a c t é r i s t i q u e s chiffrées r e l a t i v e s a u x b a r - r a g e s d u B a s - R h ô n e . E n . d e h o r s d e c e l u i d e D o n - zère, a u x p a s s e s i n é g a l e s é q u i p é e s d e v a n n e s s e g m e n t s , t o u s les o u v r a g e s p o s t é r i e u r s c o m p o r - t e n t d e s p a s s e s d ' é g a l e l a r g e u r , é q u i p é e s d e v a n - n e s w a g o n s à d e u x c o r p s ( d i t e s v a n n e s à c r o - c h e t ) . Celui d e B e a u c h a s t e l (fig. 2 ) , e n c o u r s d e c o n s t r u c t i o n , c a r a c t é r i s e b i e n l a c o n c e p t i o n a d o p t é e .
L e s é t u d e s h y d r a u l i q u e s n é c e s s i t é e s p a r l a m i s e a u p o i n t d ' u n p r o j e t d e b a r r a g e s o n t t r è s d i v e r s e s . E n d e h o r s d e ce q u i s e r a d i t p l u s l o i n a u s u j e t d u p r o c e s s u s d e c o n s t r u c t i o n , n o u s n o u s
Fie. 2
U N E X E M P L E
D E B A R R A G E D E R E T E N U E
(barrage, de Charmes).
Plan schématique de l'ouvrage
"X coupe transversale d'une passe.
N» S P É C I A L B - 1962 C . G E M A E H L I N G 841
T A B L E A U L — B A R R A G E S D U B A S - R H Ô N E .
Ce tableau rassemble les caractéristiques essentielles (géométriques et hydrologiques) des barrages de retenue du Bas-Rhône. L'appellation habituelle de chaque barrage est indiquée, entre parenthèses, au-dessous du nom
de l'aménagement auquel il appartient.
A M É N A G E M E N T S ( E T A P P E L L A T I O N S
D E S B A R R A G E S )
I M P L A N T A T I O N
L A R G E U R T O T A L E
E N T R E C U L É E S
(en m) Donzère-Mondragon (*)
lit m i n e u r 235 Montélimar
lit m i n e u r 186 Baix-Le Logis Neuf
lit m i n e u r 191 décalage
Beauchastel (* *) de 45 m
vers la R.D. 191
Pierre-Bénite (**)
(Pierre-Bénite) lit majeur 156
P A S S E S P I L E S R A D I E R S
Nombre Largeur
(en m)
Longueur (en m)
Epaisseur (en m)
Longueur (en m)
! 5
31,50 45 j 36 \ 4,40 f à 6,50 | 27,506 26 30 6 20,80
6 26 27 7 19,50
6 20 28 7 25,55
6 21 29,20 0 38,00
(*) Ouvrage équipé de vannes-segment à volet, les autres ouvrages étant équipés de vannes-wagon à deux corps.
(**) Le débit réservé (10 à 1 5 m ' / s ) est lurbiné dans un groupe bulbe logé dans une culée.
A M É N A G E M E N T S
H A U T E U R
D E L A R E T E N U E N O R M A L E
(au-dessus du seuil) C R U E M A X I M A L E P R O C E S S U S D E C O N S T R U C T I O N A M É N A G E M E N T S
Minimale (en ni)
Maximale (en m)
Débit (en mVs)
Hauteur amont au-dessus
du seuil (en ni)
Nombre de phases principales
Dérivation provisoire
Donzère-Mondragon. . 8,50 8,50 10 000 12,50 r> non
12,00 12,00 10 000 11,60 4 oui (en rive droite)
Baix-Le Logis Neuf 11,00 12,75 10 000 11,30 4 oui (en rive droite.)
11,50 12,90 9 500 10,10 3 oui (élargissement du
lit en rive gauche)
10,75 10,75 7 500 12,35 1 oui (en rive droite)
c o n t e n t e r o n s d ' é v o q u e r b r i è v e m e n t c e r t a i n s p r o - b l è m e s p o s é s p a r l e s p i l e s e t l e s r a d i e r s , e t l ' é c o u l e m e n t d e s g r a n d e s c r u e s à t r a v e r s l ' o u - v r a g e , e n p a s s a n t s o u s s i l e n c e n o t a m m e n t t o u t
ce q u i c o n c e r n e l ' é t u d e d é t a i l l é e d e l ' é c o u l e m e n t a u v o i s i n a g e d e s v a n n e s .
1 . 1 . 1 . L E S PILES o n t u n e f o r m e s i m p l e ; a b s t r a c -
8 4 2 L A H O U I L L E B L A N C H E N° SPÉCIAL B - 1962
(Photo Laboratoire national d'Hydraulique.}
F I G . 3
U N E X E M P L E D E M O D È L E R É D U I T :
modèle à l'échelle 1 / 1 0 0 des ouvrages principaux de l'aménagement de Pierre-Bénite.
Vue partielle du modèle représentant les ouvrages après achèvement de leur construc- tion. En fait, le modèle s'étend : vers l'amont, jusqu'au-delà du confluent de la Saône;
vers l'aval, sur une longueur suffisante pour que l'écoulement dans l'évacuateur de crues et dans le canal de fuite soit représenté correctement. Au premier plan : le barrage de retenue, établi sur une déviation du fleuve; dans le quart supérieur droit : l'usine (avec son court canal d'amenée), l'écluse et les garages de navigation; à l'arrière-plan : le chenal d'accès et les darses du port Edouard-Herriot; dans la partie médiane de la
photo : l'autoroute de sortie sud de Lyon, avec ses ponts.
lion l a i t e d e s r a i n u r e s d e v a n n e s et b a t a r d e a u x , ce s o n t d e s p a r a l l é l i p i p è d e s r e c t a n g l e s c o m p l é - tés p a r d e s a v a n t - b e c s e t d e s a r r i è r e - b e c s d e m i - c y l i n d r i q u e s . L e s e s s a i s o n t m o n t r é q u e d e s f o r - m e s p l u s c o m p l i q u é e s n ' a p p o r t a i e n t p a s d e r é - d u c t i o n a p p r é c i a b l e d e s p e r t e s d e c h a r g e à la t r a v e r s é e d e s b a r r a g e s .
C e p e n d a n t , a u b a r r a g e d e P i e r r e - B é n i t e , les e s s a i s s u r m o d è l e r é d u i t o n t c o n d u i t à m u n i r les p i l e s d ' u n a r r i è r e - b e c effilé (fig. 3) p o u r é v i t e r , d a n s c e r t a i n s c a s d e f o n c t i o n n e m e n t , l ' a p p a r i -
t i o n s y s t é m a t i q u e d ' o s c i l l a t i o n s t r a n s v e r s a l e s d u p l a n d ' e a u (2) ( s e i c h e s m u l t i n o d a l e s ) , q u i p a -
r a i s s e n t i n d u i t e s p a r d e s t o u r b i l l o n s a l t e r n é s p r e n a n t n a i s s a n c e e n a v a l d e s p i l e s (fig. 4 ) . Poul- ies a u t r e s b a r r a g e s , les c o n d i t i o n s d e d é b i t e t d e
(2) S'il ne semble pas avoir été étudié complètement, ce phénomène a déjà été signalé par plusieurs au- teurs [ 5 ] .
Les chiffres qui figurent entre crochets [] dans la pré- sente communication renvoient tous à la bibliographie sommaire citée in fine.
N° SPÉCIAL B - 1962 843
h a u t e u r d ' e a u s u s c e p t i b l e s d e p r o v o q u e r ces p h é n o m è n e s n e se t r o u v e n t p a s r é a l i s é e s (3).
1.1.2. L E S RADIERS d o i v e n t a v o i r u n e f o r m e telle q u e l ' é c o u l e m e n t de. l ' e a u à t r a v e r s les b a r r a g e s n e r i s q u e p a s d e p r o v o q u e r à l e u r v o i s i n a g e d e s a f f o u i l l e m e n t s d a n g e r e u x . L e s r i s q u e s s o n t évi-
d e m m e n t b e a u c o u p p l u s g r a n d s p o u r les o u v r a - ges f o n d é s s u r u n e c o u c h e d e g r a v i e r ou de m o l - l a s s e t r è s affouillable ( P i e r r e - B é n i t e ) q u e p o u r les o u v r a g e s d u t i e r s c e n t r a l f o n d é s s u r u n e r o - c h e r é s i s t a n t e .
D i v e r s c a s d e f o n c t i o n n e m e n t d o i v e n t ê t r e é t u - d i é s a v e c s o i n :
(3) Il semble toutefois qu'un tel écoulement se soit manifesté une seule fois à Donzère depuis la mise en service du barrage pour un cas d'exploitation (niveau et débit) tout à fait exceptionnel. Il a suffi de fermer par- tiellement une des six passes ouvertes pour que ce phé- nomène spectaculaire, mais sans gravité, cesse immé- diatement.
— e n r e t e n u e n o r m a l e , les v a n n e s s o n t p a r t i e l - l e m e n t o u v e r t e s p o u r les d é b i t s d u fleuve s u p é r i e u r s a u d é b i t t u r b i n a b l e ; le p l a n d ' e a u a v a l é t a n t b e a u c o u p p l u s b a s q u e le p l a n d ' e a u a m o n t , l ' é c o u l e m e n t est t r è s r a p i d e ( 1 5 / m s s o u s le c o u t e a u ) ; m a i s l ' é n e r g i e se d i s s i p e s u r u n e a s s e z c o u r t e d i s t a n c e :
- e n g r a n d e s c r u e s , les v a n n e s s o n t c o m p l è t e - m e n t o u v e r t e s ; l ' é c o u l e m e n t à la t r a v e r s é e d u b a r r a g e est m o i n s r a p i d e , m a i s l ' a c c r o i s - s e m e n t d e l a p u i s s a n c e d ' é r o s i o n r è g n e s u r u n e p l u s g r a n d e l o n g u e u r . L ' i n d i s p o n i b i l i t é d ' u n e p a s s e ( p o u r e n t r e t i e n ou r é p a r a t i o n ) p e u t p r o v o q u e r d e s é c o u l e m e n t s d i s s y m é t r i - q u e s f a v o r i s a n t les é r o s i o n s ;
— l ' u t i l i s a t i o n p a r t i e l l e d e l ' o u v r a g e l o r s d e la m i s e e n e a u d e l a c h u t e d o n n e lieu p e n d a n t q u e l q u e s m o i s à d e s é c o u l e m e n t s t r è s d é f a - v o r a b l e s p o u v a n t e n g e n d r e r d ' i m p o r t a n t s a f f o u i l l e m e n t s : les c r u e s , q u i s o n t c o n c e n -
F i c . 4
P H É N O M È N E D ' O S C I L L A T I O N D U P L A N D ' E A U A U B A R B A G E D E P I E R R E - B É N I T E
(étude sur modèle réduit).
Vue partielle de l'écoulement à travers le barrage complètement ouvert. Les conditions de débit et de niveau aval sont celles qui donnaient lieu aux phéno- mènes d'oscillation du plan d'eau, avant qu'il soit décidé de munir les piles d'arrière-bees effilés. On aperçoit, eu aval des piles, les tourbillons alternés qui provoquent ces oscillations.
(Photo Laboratoire national d'Hydraulique.)
844 L A H O U I L L E B L A N C H E • N ° SPÉCIAL B - 1962
t r é e s s u r d e u x o u t r o i s p a s s e s , s u b i s s e n t e n effet u n e d é n i v e l l a t i o n e x c e p t i o n n e l l e à la t r a v e r s é e d u b a r r a g e .
P o u r ces d i f f é r e n t s c a s , il a été n é c e s s a i r e d e d é t e r m i n e r , p a r d e s e s s a i s s u r f o n d s m o b i l e s , la f o r m e d e r a d i e r q u i c o n d u i t a u x a f f o u i l l e m e n t s l e s m o i n s i m p o r t a n t s . D e s e s s a i s s y s t é m a t i q u e s , p o r t a n t s u r l a f o r m e d e l ' a u g e ( n o t a m m e n t l o n - g u e u r e t p r o f o n d e u r ) e t l ' u t i l i s a t i o n é v e n t u e l l e d e d e n t s f a v o r i s a n t la d i s s i p a t i o n d e l ' é n e r g i e , o n t é t é e x é c u t é s n o t a m m e n t p o u r les b a r r a g e s d e R o c h e m a u r e (le r o c h e r , r e l a t i v e m e n t t e n d r e , e s t r e c o u v e r t d e 5 m d e g r a v i e r s ) , d e L o r i o l (1 m d e g r a v i e r s ) e t P i e r r e - B é n i t e ( f o n d s affou il l a b i é s s u r u n e t r è s g r a n d e p r o f o n d e u r ) ( 4 ) .
Cette f o r m e o p t i m a l e é t a n t a d o p t é e , d e s e s s a i s c o m p l é m e n t a i r e s p e r m e t t e n t d e définir l a n a t u r e e t l ' é t e n d u e d e s p r o t e c t i o n s ( e n r o c h e m e n t s , g a - b i o n s , etc.) p r o p r e s à é v i t e r l ' é r o s i o n d e s b e r g e s a i n s i q u e l ' a f f o u i l l e m e n t d u f o n d , a u m o i n s j u s q u ' à u n e c e r t a i n e d i s t a n c e d u b a r r a g e . D ' a u -
(4) Lorsque le faible débit réservé est turbiné dans un groupe « bulbe » installé dans une des culées (cas de Beauchastel et Pierre-Bénite), la forme de l'auge doit également tenir compte de cette condition particulière.
t r è s e s s a i s , effectués s u r d e s m a q u e t t e s d e r a - d i e r s e n p l â t r e , o n t p e r m i s de l o c a l i s e r les z o n e s d ' u s u r e p r é f é r e n t i e l l e s q u i d o i v e n t ê t r e m u n i e s de r e v ê t e m e n t s s p é c i a u x ( g r a n i t n o t a m m e n t ) . 1 . 1 . 3 . E C O U L E M E N T DES GRANDES C R U E S A T R A -
VERS LES BARRAGES.
L ' é c o u l e m e n t d e s g r a n d e s c r u e s (5) e n t r e les p i l e s d ' u n b a r r a g e d o n n e lieu à d e s p e r t e s d e c h a r g e e t à d e s d é n i v e l l a t i o n s q u i o n t u n e g r a n d e i m p o r t a n c e p r a t i q u e p o u r l ' é t u d e d e s li- g n e s d ' e a u , m a i s q u ' i l e s t difficile d ' a p p r é c i e r s a n s le r e c o u r s à d e s m o d è l e s r é d u i t s . D e n o m b r e u x a u t e u r s o n t s a n s d o u t e é t u d i é l e s p a r t i c u l a r i t é s de cet é c o u l e m e n t , m a i s les f o r m u l e s p r o p o s é e s s ' a p p l i q u e n t à d e s o u v r a g e s d e f o r m e s t r è s s i m - p l e s : p i l e s d e l a r g e u r c o n s t a n t e ( s a n s r a i n u r e s p o u r les v a n n e s o u b a t a r d e a u x ) , r a d i e r s e n g é n é - r a l h o r i z o n t a u x ( s a n s a u g e p o u r f a v o r i s e r l a d i s - s i p a t i o n d e l ' é n e r g i e ) , f o n d d u lit t r è s r é g u l i e r e n a m o n t e t e n a v a l d u r a d i e r e t s a n s f o s s e s d u e s à l ' é r o s i o n . D e p l u s , ces f o r m u l e s f o n t i n t e r v e n i r (n) Le tableau II et la figures 5 indiquent les princi- paux débits caractéristiques du Rhône à prendre en con- sidération et les fréquences correspondantes.
TABLEAU I L — DÉBITS CARACTÉRISTIQUES DU BAS-RHONE
Ce tableau donne, pour les fréquences caractéristiques, les valeurs du débit du fleuve à trois stations princi- pales du Bas-Rhône : La Mulatière (en aval du confluent de la Saône), Valence (en aval du confluent de l'Isère) et Joviac (au droit de l'aménagement de Montélimar. La station de Joviac est située sur le tronçon du fleuve courtcircuité par l'aménagement de Montélimar : les débits indiqués s'entendent dans l'état naturel
(actuellement, its correspondent au débit total « Rhône courtcircuité + dérivation »).
D É S I G N A T I O N P R O B A B I L I T É T O T A L E
P
F R É Q U E N C E C U M U L É E
(en j / a n )
Mulatière (*) PK 0,7 1920-1959
D É B I T S E N m V s
Valence (**) PK 109,7 1920-1959
Joviac (***) PK 158,4 1920-1957
Plus faible valeur c o n n u e 200 300 360
Etiage (dépassé 355 j / a n ) 0,027 355 320 470 510
Débit dépassé 9 m o i s / a n 0,25 274 565 820 870
Débit semi-permanent 0,5 182,6 820 1 200 1 250
Débit moyen — 1 021 1 403 1 487
Débit dépassé 3 m o i s / a n 0,75 91 1 270 1 760 1 880
Crue dépassée 10 j / a n ' 0,973 10 2 710 3 450 3 680
Crue annuelle 0,9973 1 3 900 4 950 5 250
Crue décennale 0,99973 1 0 - i 5 000 6 1 0 0 6 500
Plus forte crue c o n n u e . . .
0,99973
—. 6 000 • 8 300 8 500
Crue millénaire 1-2,74.10-e 1 0 - 3 7 500 9 500 10 000
C) P o u r l'aménagement de Pierre-Bénite.
(**) P o u r l'aménagement de Beauchastel (usine de Beauchastel, b a r r a g e de Charmes).
(**") P o u r les aménagements de Baix-Le Logis Neuf (usine d u Logis Neuf, b a r r a g e de Loriol), Montélimar (usine de Châteaiineuf, b a r r a g e de Rochemaure) et Donzère-Mondragon (usine de Bollène, b a r r a g e de Donzère),
N ° SPÉCIAL B - 1 9 6 2 C. G E M A E H L I N G 8 4 5
COURBE DES FREQUENCES CUMULEES
0,9973
2000 4000
COURBE DES FREQUENCES RELATIVES p et porHon de courbes des fréquences cumulées P
Mulahère fPK. 0,7J . Valence (P.K. 109,7).
Joviac (P.K.156,4) .
8000 10.000
débits (en m^s)
FIG. 5 DÉBIT DU BAS-RHONE.
41 o
o -o
p 0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
1000 2000 3000 4000 0
Echelles arithmétiques
débita
(enroVs)
500 750 1000
Les graphiques ci-dessus illustrent et complètent le tableau II pour les trois stations considérées.
d e s p a r a m è t r e s q u i n e s o n t p a s t o u j o u r s faciles à m e s u r e r .
O n s a i t q u e , si le b a r r a g e c o n s t i t u e u n e sec- t i o n d e c o n t r ô l e , le n i v e a u a v a l hv n ' a p a s d ' i n - f l u e n c e s u r l ' é c o u l e m e n t (voir n o t a t i o n s s u r figure 6 ) , L e d é b i t Q e s t d é t e r m i n é p a r le n i v e a u a m o n t hm; s a v a l e u r e s t d o n n é e p a r l a f o r m u l e c l a s s i q u e Q = ^Lih,„. V 2 gh„„ d a n s l a q u e l l e Li d é s i g n e la l a r g e u r l i b r e ( s o m m e d e s l a r g e u r s d e s p e r t u i s ) et y. e s t u n coefficient de d é b i t t e n a n t c o m p t e d e s c a r a c t é r i s t i q u e s d e s p e r t u i s ( f o r m e d e s p i l e s e t d e s r a d i e r s , r a p p o r t d e l ' é p a i s s e u r d e s p i l e s à l a l a r g e u r d e s p e r t u i s , e t c . ) .
L a f o r m u l e n e s ' a p p l i q u e p l u s l o r s q u e l ' é c o u - l e m e n t e s t g ê n é p a r le n i v e a u a v a l . O n est d a n s ce c a s l o r s q u e le r a p p o r t de s u b m e r g e n c e
[s = (:hv/hj]
d é p a s s e 0,8, ce q u i e s t le c a s d e n o s b a r r a g e s l o r s d e s g r a n d e s c r u e s ( p a r e x e m p l e , p o u r la c r u e m i l l é n a i r e à B e a u c h a s t e l :
s = ( 9 , 6 / 1 0 , 3 5 ) = 0 , 9 3 ) .
M. G. d e M a r c h i [ 1 0 ] , n o t a m m e n t , a p r o p o s é d ' u t i l i s e r d a n s ce c a s u n e f o r m u l e q u i f a i t i n t e r - v e n i r fta ( é p a i s s e u r d e la l a m e d ' e a u d a n s la s e c -
t i o n r é t r é c i e ) et hm ( é p a i s s e u r h o m o l o g u e m e s u - r é e e n a m o n t ) . L ' é q u a t i o n p e u t ê t r e m i s e s o u s la f o r m e s u i v a n t e : Q = mLJa V 2 g (h^~—/!,). L a v a l e u r d u coefficient m (6) d é p e n d d e s d i m e n - s i o n s d e s o u v r a g e s a i n s i q u e d e hm e t ft;. O r , n o u s a v o n s i n d i q u é q u e la f o r m e de n o s o u v r a - ges e s t m o i n s s i m p l e q u e celle é t u d i é e p a r cet a u t e u r , et c o m p o r t e p l u s i e u r s r é t r é c i s s e m e n t s e t é l a r g i s s e m e n t s s u c c e s s i f s . De p l u s , le n i v e a u / i , e s t t r è s difficile à m e s u r e r d a n s la r é a l i t é et s u r m o d è l e r é d u i t , t a n t e n r a i s o n d e l ' i n s t a b i l i t é d e l ' é c o u l e m e n t q u e d e l a f o r m e c o m p l i q u é e d u p r o - fil e n l o n g d e l a l i g n e d ' e a u à l a t r a v e r s é e d e s o u v r a g e s . Ce profil a c c u s e n o t a m m e n t p l u s i e u r s m i s e s e n v i t e s s e s s u c c e s s i v e s .
(6) Pour un ouvrage comportant un seuil faisant saillie d'une hauteur a par rapport au fond du lit, m aurait pour expression :
I", L ,27 H2 1 - 1 / 2 m = 1 — a — —
L L ms (hm + aY J
a étant un coefficient numérique compris entre 1 et 1,1.
En remarquant que iuLt = Si et hm (hm + a) = Sm repré- sentent les sections mouillées au droit de l'ouvrage et en amont, on peut aussi écrire :
"• = [>-«(l-)T"
s-
H,B. 5
8 4 6 N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2
E C O U L E M E N T A T R A V E R S L E S B A R R A G E S
.100 m. I 300 m.
H=hauteur°du plan de charge! au-dessus h s hauteur du plan d'eau J du seuil V= vitesse moyenne
L* largeur d'écoulement Signification des indices:
m=à 100m en amont du b a r r a g e 1 =au creux de la ligne d'eau v = à 3 0 0 m en aval du b a r r a g e
<JH.H
m_hvJLQ_f_L
InLihv) 2g
LEGENDE
m 2g v
M O N T E L I M A R
9.000 10.000 11.000
B E A U C H A S T E L
7000 aooo 9000 10.000
B A I X B O U R G L E S V A L E N C E
7000 aooo 9.000 10.0,00 11000 Q m / s 7000 Fie. 6
E C O U L E M E N T D E S G R A N D E S C R U E S A T R A V E R S L E S B A R R A G E S .
Des mesures de niveaux et de vitesses ont été effectuées sur les modèles réduits de quatre aménagements du Bas-Rhône. Sur la base de ces mesures, on a calculé, pour différentes valeurs du débit traversant le barrage, les valeurs correspondantes du coef- ficient de débit n figurant dans la formule utilisée pour nos études préliminaires. On voit que la valeur de ce coefficient est généralement très voisine de 0,95. En utilisant
cette valeur moyenne, l'approximation est très suffisante.
N° SPÉCIAL B - 1962 C. GEMAEHLING 847
P o u r ces r a i s o n s , n o u s a v o n s é t é a m e n é s à é t u d i e r d i r e c t e m e n t s u r m o d è l e r é d u i t les p e r t e s d e c h a r g e p o u r q u a t r e b a r r a g e s d u t i e r s c e n t r a l d o n t les d i m e n s i o n s p r i n c i p a l e s , p e u v a r i a b l e s d ' u n e c h u t e à l ' a u t r e , s o n t i n d i q u é e s s u r l a figure 1. Cette é t u d e n o u s a c o n d u i t à r e n d r e c o m p t e d e s p h é n o m è n e s o b s e r v é s p a r l a f o r m u l e p r a t i q u e s u i v a n t e (7) : Q = nL1hv V 2 g ( Hm — hv) q u i n o u s a d o n n é d e s r é s u l t a t s t r è s a c c e p t a b l e s a i n s i q u ' e n t é m o i g n e l a figure 6 : n e s t e n g é n é - r a l c o m p r i s e n t r e 0,92 e t 0,96 p o u r u n e g a m m e é t e n d u e d e d é b i t s .
1.2. P r o c e s s u s d e c o n s t r u c t i o n d e s b a r r a g e s . 1.2.1 GÉNÉRALITÉS.
a) Mode de construction. — L e s r i v e s d u R h ô n e é t a n t f o r t e m e n t o c c u p é e s p a r les i n s t a l - l a t i o n s h u m a i n e s , l e s b a r r a g e s d e r e t e n u e s o n t g é n é r a l e m e n t p l a c é s e n t i è r e m e n t d a n s le lit m i -
(7) On peut considérer que cette formule dérive de l'expression classique suivante, où 7; est un coefficient numérique caractérisant l'écoulement :
Q = TcLiTii V2 g (#„, — h,).
L'écoulement étant très voisin du régime critique, hi serait lié à 7i„ par la relation suivante, à la traversée d'un ouvrage comportant un rétrécissement unique de section (dû par exemple à des piles de pont ou à un seuil épais régulier) [7] :
7i„2 + 7n2 +
ghvLv- gkhih,,2
En posant 7n — £>7i„, on voit que b est racine de l'équa- tion 7>3— b (1 + 7cB) + B — 0, dans laquelle on a posé :
B = 2 Q 2
gkhr"W
Le terme B varie en fait dans nos ouvrages entre 0,5 et 0,25 (dans le système S.I.), lorsque Q passe de la crue millénaire (10 000 mVs) à la crue décennale (6 000 mVs).
Dans ce domaine, la racine utile b varie très peu (de 0,97 à 0,985), ce qui est de nature à justifier la substitution de 7n par 7i„ que nous avons faite.
Avec les formes relativement compliquées des radiers et du fond du lit au voisinage des barrages du Bas- Rhône, on constate que la cote minimale ne se situe pas toujours au droit du radier, mais souvent légèrement en aval, et que, dans la plupart des cas, la hauteur d'eau minimale sur le radier est en effet peu inférieure à Tir.
En toute rigueur, les hauteurs Hm, H„ et 7i„ qui inter- viennent dans les formules classiques devraient être mesurées au voisinage immédiat de l'ouvrage, et non à une certaine distance comme on est obligé de le faire en pratique et comme nous F?vons fait dans la formule ci-dessus. Les diverses simplifications qui ont été faites expliquent sans doute les variations, d'ailleurs faibles, du coefficient n qui y figure, et dont notre graphique rend compte. L'expression de la perte de charge à la tra- versée du barrage (mesurée sur u n e distance de 400 m, soit environ deux fois la largeur du l i t ) , serait :
2 </ L n- \ U J
V» désignant la vitesse moyenne en aval Q/L„ff„. Le terme entre crochets prend la valeur 0,67 pour les valeurs les plus fréquentes de n et de Lr/Li.
(n = 0,95; ( L „ / L i = 1,22).
n e u r , l u i - m ê m e c r e u s é d a n s les a l l u v i o n s affouil- l a b l e s d é p o s é e s p a r le fleuve ( D o n z è r e , M o n t é l i - m a r , B a i x - L e L o g i s N e u f ) .
L ' o u v r a g e e s t e n t r e p r i s p a r t r o n ç o n s s u c c e s s i f s r é a l i s é s à l ' a b r i d e b a t a r d e a u x q u i o b s t r u e n t p a r c o n s é q u e n t u n e p a r t i e d e s lits m i n e u r e t m a j e u r (fig. 7 ) . G r â c e à u n e é t u d e d é t a i l l é e s u r m o d è l e r é d u i t , le n o m b r e d e s p h a s e s d e c o n s t r u c t i o n ( c o m p o r t a n t c h a c u n e l ' é d i f i c a t i o n e t l a d é m o l i - t i o n d ' u n i m p o r t a n t b a t a r d e a u ) q u i é t a i t d e c i n q à D o n z è r e [ 8 ] , a p u ê t r e r a m e n é à q u a t r e à M o n - t é l i m a r [ 3 e t 4 ] et à B a i x - L e L o g i s Neuf p o u r u n o u v r a g e c o n s t r u i t e n t i è r e m e n t d a n s le lit m i n e u r d u fleuve.
P o u r les b a r r a g e s p l u s r é c e n t s , les c i r c o n s - t a n c e s o n t p e r m i s d e d é c a l e r l ' o u v r a g e p a r r a p - p o r t a u lit m i n e u r , ce q u i facilite g r a n d e m e n t la c o n s t r u c t i o n d u b a r r a g e p r o p r e m e n t d i t : à B e a u c h a s t e l , o ù il a é t é d é c a l é d e 45 m s u r r i v e d r o i t e , le n o m b r e d e s p h a s e s a é t é r a m e n é à t r o i s . A P i e r r e - B é n i t e , o ù l ' o u v r a g e e s t p l a c é s u r u n c h e n a l e n t i è r e m e n t artificiel c r e u s é d a n s le lit m a j e u r , u n e s e u l e p h a s e d e t r a v a u x s e r a n é c e s - s a i r e p o u r l a c o n s t r u c t i o n c o m p l è t e d e l ' o u v r a g e .
b) Ecoulement des crues. — L a c o n s t r u c t i o n d e s b a r r a g e s d o i t é v i d e m m e n t ê t r e c o n d u i t e d e m a n i è r e à n e g ê n e r n i l ' é c o u l e m e n t d e s c r u e s , n i l ' e x e r c i c e d e l a n a v i g a t i o n .
P o u r r e m p l i r ces d e u x c o n d i t i o n s , l ' o b s t r u c - t i o n d o i t ê t r e c o m p e n s é e p a r u n d é b o u c h é s u p - p l é m e n t a i r e . Ce d é b o u c h é p o u r r a i t s a n s d o u t e ê t r e c o n s t i t u é , si le lit e s t affouillable, p a r l ' a p - p r o f o n d i s s e m e n t n a t u r e l d u lit q u i s u r v i e n t a p r è s le p a s s a g e d e s c r u e s . M a i s l ' é r o s i o n n ' e s t p a s i m m é d i a t e , d ' o ù i l p e u t r é s u l t e r u n r i s q u e t e m p o r a i r e d e s u b m e r s i o n p o u r les r i v e r a i n s d e l ' a m o n t , e t u n e g ê n e m o m e n t a n é e p o u r les b a - t e a u x e n r a i s o n d e s s u r v i t e s s e s q u ' i l s a u r o n t à f r a n c h i r . A u s u r p l u s , les m a t é r i a u x m o b i l i s é s v o n t s o u v e n t se d é p o s e r e n a v a l s u r u n s e u i l q u i r i s q u e d e n e p l u s a s s u r e r le t i r a n t d ' e a u n é c e s - s a i r e e n é t i a g e . Il y a d o n c i n t é r ê t à p r é v o i r le d é b o u c h é c o m p l é m e n t a i r e artificiel p a r u n d r a - g a g e p r é v e n t i f o u p a r u n e d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e .
c) Le passage de la navigation a u d r o i t d u c h a n t i e r i m p o s e e n o u t r e les c o n d i t i o n s s u i v a n - t e s :
— le c h e n a l d e n a v i g a t i o n d o i t c o n s e r v e r u n t r a c é a u s s i d i r e c t q u e p o s s i b l e . Il e s t m ê m e s o u h a i t a b l e ( l ' e x p é r i e n c e d e M o n t é l i m a r l ' a m o n t r é ) q u e l a p o s i t i o n d u c h e n a l r e s t e la
m ê m e p e n d a n t t o u t e l a d u r é e d e s t r a v a u x ; m a i s c e t t e d e r n i è r e c o n d i t i o n n ' e s t p a s t o u - j o u r s r é a l i s a b l e ;
— l a v i t e s s e d u c o u r a n t et l a p e n t e d u p l a n d ' e a u n e d o i v e n t p a s ê t r e e x a g é r é m e n t a c c r u e s e t r e s t e r s u f f i s a m m e n t l o i n d e l ' é c o u l e m e n t c r i t i q u e p o u r é v i t e r les o n d u l a -
8 4 8 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2
(Photo Studios Villeurbanuaix.)
F I G . 7
C O N S T R U C T I O N D U B A R R A G E D E C H A R M E S (aménagement de Beauchastel).
Vue aérienne du chantier pendant la construction des quatre passes rive droite. Le lit du Rhône a été élargi sur sa rive gauche pour constituer une pseudo-dérivation provi- soire. Les remous visibles dans le lit du Rhône sont provoqués par des balises signalant la présence d'un seuil rocheux naturel (seuil des Pierres de Charmes) ; le chenal
F I G . 8
E C O U L E M E N T D U R H Ô N E A L A T R A V E R S É E D U C H A N T I E R
D U B A R R A G E D E C H A R M E S
(vue partielle du modèle réduit).
Visualisation des lignes de cou- rant dans le Rhône au droit du chantier pendant la construc- tion des quatre passes rive droite. Les photos de ce genre doivent être réalisées dans une obscurité partielle, avec utilisa-
tion de flotteurs lumineux.
navigable passe entre ce seuil et l'enceinte de construction.
(Photo Laboratoire national d'Hydraulique.)
N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2 C. G E M A E H L I N G 8 4 9
t i o n s . E n r a i s o n d e l ' a b s e n c e d ' u n e d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e à D o n z è r e , o ù les é t u d e s h y d r a u - l i q u e s f u r e n t m o i n s c o m p l è t e s , l a n a v i g a t i o n a r e n c o n t r é d e s é r i e u s e s difficultés à l a t r a - v e r s é e d u c h a n t i e r . Si le c h a n t i e r se t r o u v e a u d r o i t d ' u n p a s s a g e d é j à n a t u r e l l e m e n t difficile ( c a s d e B e a u c h a s t e l ) , il c o n v i e n t m ê m e d ' é v i t e r t o u t a c c r o i s s e m e n t de l a v i t e s s e e t d e la p e n t e ;
le c o u r a n t d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e doit ê t r e b i e n d i r i g é ; il f a u t é v i t e r a b s o l u m e n t la for- m a t i o n d e c o u r a n t s t r a v e r s i e r s q u i r i s q u e - r a i e n t d ' e n t r a î n e r les b a t e a u x v e r s d e s o b s t a - cles et n o t a m m e n t v e r s les b a t a r d e a u x (fig. 8 ) ;
le m o u i l l a g e d a n s le c h e n a l d o i t r e s t e r suf-
fisant e n b a s s e s e a u x ; p o u r cela, il c o n v i e n t q u e le t r a n s i t d u d é b i t s o l i d e s'effectue s a n s f o r m a t i o n de d é p ô t s d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e . 1 . 2 . 2 . E S S A I S S U R MODÈLE R É D U I T .
T o u t e s les c o n d i t i o n s i n d i q u é e s c i - d e s s u s i m p o s e n t d e d é f i n i r à l ' a v a n c e u n p r o c e s s u s p r é c i s p o u r la c o n s t r u c t i o n d u b a r r a g e e n diffé- r e n t e s p h a s e s d e t r a v a u x . C e t t e d é f i n i t i o n n e p e u t s'effectuer c o m p l è t e m e n t p a r d e s c o n s i d é - r a t i o n s d e s i m p l e b o n s e n s , n i m ê m e p a r u n e é t u d e t h é o r i q u e , si p o u s s é e soit-elle. Il e s t n é c e s - s a i r e de r e c o u r i r à d e s e s s a i s t r è s d é t a i l l é s s u r u n m o d è l e r é d u i t (iîg. 9 ) ; l ' é c h e l l e d e ce m o d è l e d o i t ê t r e s u f f i s a m m e n t g r a n d e ( 1 / 1 0 0 , o u m ê m e 1 / 6 0 ) , et s a n s d i s t o r s i o n , afin q u e les p h é n o -
Fia. 9
V U E D ' E N S E M B L E B U M O D È L E R É D U I T P O U R I . ' É T U D E D O B A R R A G E
E T D E L A P R I S E D ' E A U D E B E A U C H A S T E L .
A l'arrière-plan : le barrage en cours de construction et l'entrée du canal d'amenée (on aperçoit Pexutoire par lequel se déverse dans le canal un petit torrent :
l'Embroye).
{Photo Laboratoire national â'Hydraulique.)
850 LA HOUILLE BLANCHE N" SPÉCIAL B - 1962
m è n e s d e c h a r r i a g e s e p r o d u i s e n t a v e c le m a x i - m u m d e s i m i l i t u d e (8).
L ' é t u d e s u r ce m o d è l e r é d u i t c o m p o r t e u n e p r e m i è r e s é r i e d ' e s s a i s r a p i d e s p e r m e t t a n t d e définir les g r a n d e s l i g n e s d u p r o c e s s u s de c o n s t r u c t i o n , les e s s a i s r e l a t i f s à c h a c u n e d e s p h a s e s d e t r a v a u x é t a n t r e p r i s p a r la s u i t e d ' u n e m a n i è r e p l u s d é t a i l l é e .
N o u s a l l o n s m a i n t e n a n t i n d i q u e r à q u e l l e s c o n c l u s i o n s d ' o r d r e g é n é r a l ces e s s a i s n o u s o n t p e r m i s d ' a b o u t i r en ce q u i c o n c e r n e le p r o b l è m e d e s d é r i v a t i o n s p r o v i s o i r e s e t celui d e l a c o u p u r e d u fleuve.
a) Conditions d'établissement de la dérivation provisoire :
Implantation. — D a n s l a m e s u r e d u p o s s i b l e , o n u t i l i s e les p a r t i c u l a r i t é s d u site p o u r i m p l a n - t e r a u m i e u x l a ou les d é r i v a t i o n s p r o v i s o i r e s : p r é s e n c e d ' u n e l ô n e n a t u r e l l e (à M o n t é l i m a r o u à P i e r r e B é n i t e ) , d u c h e n a l n é c e s s a i r e à la d é r i - v a t i o n d ' u n affluent (cas d u L a v a i z o n à M o n t é - l i m a r ) , et o n t i e n t c o m p t e d e l a p o s s i b i l i t é d e d r a g u e r les f o n d s o u d e r e s c i n d e r les b e r g e s ( B e a u c h a s t e l et P i e r r e - B é n i t e ) .
C e r t a i n s p r i n c i p e s g é n é r a u x c o n c e r n a n t l ' é t a - b l i s s e m e n t d e c e s d é r i v a t i o n s p r o v i s o i r e s d a n s n o s a m é n a g e m e n t s m i x t e s o n t p u ê t r e m i s e n é v i d e n c e à l a s u i t e d e s e s s a i s :
— u n e d é r i v a t i o n n a v i g a b l e e s t difficilement v i a b l e . E n effet, u n e t e l l e d é r i v a t i o n d o i t a v o i r u n e g r a n d e l a r g e u r e t u n p l a f o n d a s s e z b a s ; elle d é r i v e a l o r s u n e p a r t i m p o r t a n t e d u d é b i t ; p a r a i l l e u r s , p o u r ê t r e a c c e s s i b l e à l a n a v i g a - t i o n , l a d é r i v a t i o n d o i t a v o i r u n e e n t r é e et u n e s o r t i e f o r m a n t d e s a n g l e s a u s s i f a i b l e s q u e p o s s i b l e a v e c l a d i r e c t i o n d u fleuve; il e n r é s u l t e u n a c c r o i s s e m e n t c o n s i d é r a b l e d e l a s e c t i o n d ' é c o u l e m e n t , q u i p r o v o q u e d e s d é p ô t s d e g r a v i e r d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e et u n a b a i s s e m e n t d e s l i g n e s d ' e a u . L ' i m p o r t a n c e d e s d é p ô t s e t l a r a p i d i t é d e l e u r f o r m a t i o n s o n t t e l l e s q u ' o n n e p e u t e n v i s a g e r d ' e n t r e - t e n i r l e c h e n a l p a r d r a g a g e ( e s s a i s d e M o n - t é l i m a r e t B a i x ) ;
— o n n ' a p a s i n t é r ê t à u t i l i s e r u n e p a r t i e d u f u t u r c a n a l c o m m e d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e . E n (8) Si on veut pouvoir rendre compte fidèlement du cheminement du débit solide, il est indispensable de représenter avec exactitude tous les détails du lit mineur (avec ses digues, ses épis et protections d'enrochements) et ceux du lit majeur (avec ses obstacles et sa rugosité).
Le modèle peut permettre d'attirer l'attention sur des phénomènes qui ont échappé à l'attention des services intéressés. Ainsi, le modèle de la prise de Baix-Le Logis Neuf nous avait conduit à représenter les piles du vieux pont du Pouzin, situé à 2 k m du barrage, avec leurs pro- tections en enrochements. Dès sa mise en eau, le modèle a montré qu'il devait exister en aval de ces piles des affouillements très importants avec des fosses de 13 m de profondeur sous le niveau moyen du lit. Nous avons alors procédé à des sondages qui ont confirmé l'existence et la profondeur de ces fosses ignorées de tous.
effet, le c a n a l e s t i m p l a n t é à l ' e x t é r i e u r d ' u n e c o u r b e ( m ê m e si celle-ci e s t p e u m a r q u é e ) o ù se s i t u e n t les p l u s g r a n d e s p r o f o n d e u r s , e t p a r c o n s é q u e n t le c h e n a l n a v i g a b l e . L e s d é p ô t s i n h é r e n t s à t o u t e d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e s e f o r m e n t a l o r s d a n s ce c h e n a l ; à l ' a v a l , l a r e s t i t u t i o n d e l a d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e c r é e d a n s ce m ê m e c h e n a l d e s c o u r a n t s t r a v e r s i e r s t r è s g ê n a n t s p o u r les b a t e a u x .
L a d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e d o i t d o n c se s i t u e r d u côté o p p o s é a u c h e n a l n a v i g a b l e et, p a r c o n s é - q u e n t , a u f u t u r c a n a l (fig. 1 0 ) . L e s a t t e r r i s s e m e n t s q u i se f o r m e n t é v e n t u e l l e m e n t s o n t s i t u é s e n d e h o r s d u c h e n a l n a v i g a b l e . Si l a d é r i v a t i o n s ' e n g r a v e , il s ' e n s u i t u n e l é g è r e a u g m e n t a t i o n d e s v i t e s s e s q u i p e u t ê t r e s u p p r i m é e le c a s é c h é a n t p a r d e s d r a g a g e s d ' e n t r e t i e n n e g ê n a n t p a s a l o r s l a n a v i g a t i o n ( e s s a i s d e B a i x ) .
Débit dérivé. —- L ' é t u d e d e s d é r i v a t i o n s p r o v i - s o i r e s d e n o s a m é n a g e m e n t s m i x t e s ( n o t a m m e n t B a i x - L e L o g i s Neuf et P i e r r e - B é n i t e ) a m o n t r é q u ' i l c o n v i e n t de l i m i t e r le d é b i t a i n s i d é r i v é , n o n s e u l e m e n t e n e a u x m o y e n n e s ( p o u r a c c r o î - t r e les v i t e s s e s d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e e t é v i t e r a i n s i la f o r m a t i o n d e s d é p ô t s ) , m a i s é g a l e m e n t e n b a s s e s e a u x ( p o u r é v i t e r u n a b a i s s e m e n t d e s l i g n e s d ' e a u d ' é t i a g e q u i r é d u i r a i t le m o u i l l a g e ) ; a u c o n t r a i r e , l o r s d e s c r u e s , l a d é r i v a t i o n p r o v i - s o i r e doit é c o u l e r u n d é b i t suffisant p o u r q u e les v i t e s s e s n e d e v i e n n e n t p a s e x a g é r é e s d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e . Afin d e c o n c i l i e r ces d e u x i m p é r a t i f s , l a m e i l l e u r e s o l u t i o n c o n s i s t e à b a r r e r l a d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e p a r u n s e u i l d é v e r s a n t q u i s u p p r i m e l ' é c o u l e m e n t e n b a s s e s e a u x e t l e r é d u i t e n e a u x m o y e n n e s , s a n s p o u r c e l a le r é d u i r e n o t a b l e m e n t l o r s d e s c r u e s .
P a r a i l l e u r s , l a p r é s e n c e d u c h a n t i e r m o d i f i e g é n é r a l e m e n t les c o n d i t i o n s d e t r a n s i t d u d é b i t solide, e t il f a u t a u s s i é v i t e r q u e d e s a t t e r r i s s e - m e n t s m a l p l a c é s (soit d a n s le lit, s o i t d a n s l a d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e ) n e p r o v o q u e n t u n e r é d u c - t i o n d e l a s e c t i o n d ' é c o u l e m e n t .
L e c o n t r ô l e d u d é b i t d e l a d é r i v a t i o n p r o v i s o i r e d o i t a v o i r p o u r effet d ' é v i t e r t o u t s o u t i r a g e d ' e a u l o r s q u e l e d é b i t Q d u R h ô n e e s t v o i s i n d u d é b i t Q0 d e c o m m e n c e m e n t d e c h a r r i a g e . S'il n ' e n é t a i t p a s a i n s i , les d é p ô t s , a u lieu de se f o r m e r u n i q u e - m e n t a u v o i s i n a g e de l a d é r i v a t i o n ( s a n s g ê n e p o u r l a n a v i g a t i o n ) s ' e f f e c t u e r a i e n t s u r t o u t e l a l a r g e u r d u R h ô n e ( d o n c a u s s i d a n s le c h e n a l n a v i g a b l e ) .
b) Coupure du Rhône à l'avancement :
Sauf à P i e r r e - B é n i t e , o ù le p r o b l è m e s e r a r é s o l u d ' u n e m a n i è r e u n p e u d i f f é r e n t e (9), l ' o p é - r a t i o n de la c o u p u r e d u fleuve i n t e r v i e n t l o r s q u e l e b a r r a g e e s t a u x d e u x t i e r s c o n s t r u i t ( q u a t r e p a s s e s s u r s i x ) . Il f a u t a l o r s c o u p e r le R h ô n e
(9) Mais toujours à l'avancement.
N " SPÉCIAL B - 1 9 6 2 C. G E M A E H L I N G 8 5 1
F I G . 10
(Photo Studios Villcurbannais,)
C O N S T R U C T I O N D U B A R R A G E D E L O R I O L (aménagement de Baix-Le Logis Neuf).
Le chantier du barrage au cours de la construction d,es deux passes centrales (vue aérienne prise en direction de l'amont). Du côté gauche de la photo (rive droite), on voit une partie de la dérivation provisoire, barrée par un seuil submersible. Du côté droit (rive gauche), le musoir d'entrée, la culéel du barrage et ses murs en aile sont déjà construits. Les vannes sont en cours de montage dans les deux passes rive droite dont
le génie civil est terminé.
a u d r o i t d e s d e u x d e r n i è r e s p a s s e s r e s t a n t à c o n s t r u i r e , p o u r m e t t r e l ' a m é n a g e m e n t e n r e t e n u e e t p e r m e t t r e à l a n a v i g a t i o n d ' e m - p r u n t e r le c a n a l définitif. P e n d a n t c e t t e o p é r a t i o n la n a v i g a t i o n n e p e u t p l u s p a s s e r d a n s le R h ô n e , e t e n g é n é r a l elle n e p e u t p a s e n c o r e p a s s e r d a n s Je c a n a l ( e n r a i s o n d u m o u i l l a g e i n s u f f i s a n t a u s e u i l d ' e n t r é e e t à l a t ê t e a m o n t d e l ' é c l u s e ) . L ' e x e r c i c e d e l a n a v i g a t i o n é t a n t i n t e r r o m p u , il c o n v i e n t d'effectuer l a c o u p u r e le p l u s r a p i d e - m e n t p o s s i b l e .
D e u x m é t h o d e s p r i n c i p a l e s p e u v e n t a priori ê t r e u t i l i s é e s p o u r l a r é a l i s a t i o n de la c o u p u r e :
— l a méthode par tranches horizontales, p r é c o - n i s é e p a r I s b a c h et u t i l i s é e p o u r la c o u p u r e d e G é n i s s i a t ; s i elle c o n d u i t p e u t - ê t r e à u n e p l u s
g r a n d e é c o n o m i e e n m a t é r i a u x , c e t t e m é t h o d e n e p e u t ê t r e a p p l i q u é e q u e si l ' o n d i s p o s e d ' u n p o n t a c c e s s i b l e a u x g r o s v é h i c u l e s d e t e r r a s - s e m e n t s p o u r r é p a n d r e les m a t é r i a u x d e f a ç o n t r è s é g a l e s u r t o u t e l a l o n g u e u r d e la c o u p u r e . Cette c o n d i t i o n n e p o u v a n t ê t r e r é a - lisée de f a ç o n é c o n o m i q u e s u r les b a r r a g e s d u B a s - R h ô n e , o n a r e n o n c é à c e t t e m é t h o d e ;
— l a méthode à l'avancement, o ù l ' o n édifie u n e d i g u e p a r d é v e r s e m e n t d e m a t é r i a u x g r a v e - l e u x d a n s le fleuve e n p a r t a n t d ' u n e d e s r i v e s d e l a b r è c h e .
C'est c e t t e d e r n i è r e m é t h o d e q u i a é t é a d o p t é e s u r les c h a n t i e r s d e b a r r a g e d u R a s - R h ô n e ; l a c o u p u r e s'effectue d o n c p a r é d i f i c a t i o n d ' u n e d i - g u e a u d r o i t d e s d e u x p a s s e s r e s t a n t à c o n s t r u i r e ,
