JAUGEAGES DE LA SEINE À PARIS PENDANT LA CRUE DE JANVIER 1955

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Jaugeages de la Seine à Paris pendant la crue de janvier 1955

Gauging of the Seine at Paris during the flood of January 1955

P A R S. OBOLENSKY

I N G É N I E U R A U S E R V I C E DES É T U D E S E T R E C H E R C H E S H Y D R A U L I Q U E S D ' É L E C T R I C I T É DE F R A N C E

Lors de la crue de janvier 1955, la Division Essais Extérieurs du Service des Etudes et Re- cherches de l'Electricité de France a été amenée à exécuter plusieurs jaugeages simultanés de la Seine dans sa traversée de Paris. L'exploration du champ des vitesses a été effectuée au moyen de moulinets montés sur perche ou sur saumon et manœuvres à partir de bateaux ou de pont.

Le débit maximum de 2 050 m^a/ s ainsi que la répartition des débits entre tes bras dé la Seine sont en excellente concordance avec les résul- tats obtenus sur un modèle réduit entrepris par le Laboratoire National d'Hydraulique dans le but d'améliorer l'écoulement des eaux dans Paris-

During ihe flood of January 1955 the Ontside 7'ests Division of ihe Service des Etudes et Recherches of Electricité de France made several sinmltaneous gaugings of the Seine in its passage across Paris. The velocity measu- rements were carried out with current meters mounted on rods or on streamlined weights, and controlled from bouts or bridges.

The maximum discharge of 2 050 m°/s as well as the distribution of flow between the branches of the Seine are in excellent agreement with the results obtained on a scale model, on which studies are being undertaken by the Labora-

toire National d'Hydraulique with a view to improving the flow through Paris.

I. — G É N É R A L I T É S

A u c o u r s de la d e r n i è r e c r u e de la Seine, de n o m b r e u s e s mesures de débit ont été effectuées, t a n t à l ' a m o n t qu'à l'aval de P a r i s , en p a r t i c u - l i e r par la P r e m i è r e C i r c o n s c r i p t i o n E l e c t r i q u e et la T r o i s i è m e S e c t i o n du S e r v i c e de la N a v i - g a t i o n de la Seine.

L a D i v i s i o n des Essais E x t é r i e u r s du Service des E t u d e s et R e c h e r c h e s de l ' E l e c t r i c i t é de F r a n c e a été appelée i n d i r e c t e m e n t à f o u r n i r sa c o n t r i b u t i o n à ces relevés par q u e l q u e s mesures effectuées dans la traversée de P a r i s . L ' o b j e t essentiel de ces m e s u r e s était, en effet, de c o n - t r ô l e r q u e l q u e s - u n s des résultats obtenus sur u n m o d è l e r é d u i t e n t r e p r i s par le L a b o r a t o i r e N a t i o - nal d ' H y d r a u l i q u e à la d e m a n d e de la D e u x i è m e

S e c t i o n du S e r v i c e de la N a v i g a t i o n de la Seine, dans le b u t d ' a m é l i o r e r l ' é c o u l e m e n t des eaux dans P a r i s , et en p a r t i c u l i e r dans le bras de la M o n n a i e .

Les c o n t r ô l e s envisagés intéressaient s u r t o u t la r é p a r t i t i o n des débits dans les t r o i s bras de la M o n n a i e , de S a i n t - L o u i s et M a r i e et en o u t r e la r e l a t i o n entre les débits effectifs et la p e n t e du cours d'eau dans les l i m i t e s du m o d è l e , en v u e d'une r e t o u c h e é v e n t u e l l e de la r u g o s i t é idéa- lisée sur ce dernier.

C'est dans ce b u t que la D e u x i è m e S e c t i o n du Service de la N a v i g a t i o n de la Seine nous avait demandé d'effectuer des relevés dans c h a c u n des bras p r é c i t é s en installant en o u t r e une section c o m p l é m e n t a i r e à l'aval des îles en v u e de c o n - trôler la p r é c i s i o n des m e s u r e s effectuées dans c h a c u n des bras.

M a l g r é le délai très c o u r t de la p r é p a r a t i o n de ces essais, la p r e m i è r e d é t e r m i n a t i o n des débits a pu être effectuée dès le 21 j a n v i e r , deux j o u r s avant le m a x i m u m de la c r u e . U n e seconde m e -

Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1955006

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302 L A H O U I L L E B L A N C H E N° S P É C I A L A/1955

sure exécutée le 23 j a n v i e r à c o ï n c i d é avec le m a x i m u m de la c r u e . Enfin, une m e s u r e de c o n - t r ô l e destinée en o u t r e à d é t e r m i n e r é v e n t u e l l e - m e n t l'influence de la n o n - p e r m a n e n c e de l ' é c o u - l e m e n t a été e n t r e p r i s e en c o u r s de décrue p o u r une cote r e l a t i v e m e n t v o i s i n e de celle réalisée au c o u r s du p r e m i e r j a u g e a g e . Ce p r o g r a m m e très serré, en p a r t i c u l i e r l ' a m é n a g e m e n t de

q u a t r e sections de m e s u r e dans un délai de deux j o u r s , n'a pu être tenu q u e grâce au r e m a r q u a b l e d y n a m i s m e du p e r s o n n e l du Service de la N a v i - gation, q u i , m a l g r é la surchage de ses équipes occupées aux i m p o r t a n t s t r a v a u x de p r o t e c t i o n c o n t r e les i n o n d a t i o n s , a pu p r o c é d e r à l'instal- l a t i o n du m a t é r i e l nécessaire aux relevés, tel q u e p o r t i è r e , trailles, b l o n d i n s , etc.

I I . — E M P L A C E M E N T E T A M É N A G E M E N T D E S S E C T I O N S D E M E S U R E

A i n s i que le m o n t r e la figure 1, q u a t r e sections p r i n c i p a l e s o n t été aménagées. N o u s avons r é s u m é , dans le tableau s u i v a n t les c o n d i t i o n s d ' e x é c u t i o n des jaugeages à c h a c u n des postes.

1000 m

Fin. 1. — Emplacement des stations de jaugeages 1. Pont de l'Aima : Jaugeage au m o u l i n e t avec portière.

2. Pont au Double : Jaugeage à partir du pont au Double.

3. Passerelle Saint-Louis : Jaugeage avec traille-blondin Maritza.

i. Pont de la Tournelle : Jaugeage à partir d'une vedette sur câble.

5. Pont Louis-Philippe : Jaugeage à partir d'une vedette sur câble.

T A B L E A U I

D É S I G N A T I O N D E L A S E C T I O N M A T É B I E L D E M E S U R E . E M P L O Y É N O M B R E D E P O I N T S D E M E S U R E

1. Pont <)c l'Aima. Moulinets O T T sur :

— perche jusqu'à un tirant d'eau de 6 m,

— puis sur saumon,

manœuvres à partir d'une portière se dé- plaçant le long d'un câble tendu en travers.

Une centaine répartie sur 10 verticales.

2. Pont au Double. Moulinet suspendu par câble manœuvré à partir du pont.

80 à 120 points sur <8 verticales.

3. Passerelle Saint-Louis. Moulinet monté sur téléférique léger « Ma- ritza » enjambant la section.

Une centaine sur 15 verticales.

4. Pont de la Tournelle et Pont Louis-Philippe.

Moulinet monté sur saumon manœuvré à partir d'une vedette se déplaçant le long d'un câble.

80 points sur 7 verticales.

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R É S U L T A T S DES J A U G E A G E S

T o u s nos m o u l i n e t s , du type O t t , étaient m u - nis d'hélices m o u l é e s en c o q u i l l e ; dans la g a m m e des vitesses mesurées les appareils m o n t é s sur le m ê m e s u p p o r t avaient, de ce fait, la m ê m e équa- t i o n de tarage à m o i n s de ± 1 % près.

P o u r profiter au m a x i m u m du m a t é r i e l et des effectifs de la D i v i s i o n , la D e u x i è m e Section du

Service de N a v i g a t i o n de la Seine avait demandé d'effectuer à t i t r e d ' i n f o r m a t i o n générale u n e m e s u r e du débit de la M a r n e peu à l ' a m o n t de son c o n f l u e n t avec la Seine.

U n e section analogue à celle établie près de l ' A i m a a été installée à 200 m à l ' a m o n t de la passerelle de C h a r e n t o n n e a u dans u n t r o n ç o n r e l a t i v e m e n t bien calibré d'une l o n g u e u r de G00 m e n v i r o n .

I I I . — A N A L Y S E D E S R É S U L T A T S O B T E N U S

L e tableau n° II rassemble les résultats obte- vés le débit m e s u r é au P o n t au D o u b l e est systé- nus les 21, 23 et 26 j a n v i e r 1955. Ces résultats m a t i q u e m e n t i n f é r i e u r de 2 à 5 % à la m o y e n n e a p p e l l e n t les r e m a r q u e s suivantes : des débits des deux autres bras.

T A B L E A U II

21-1-1955 23-1-1955 26-1-1955

Cote du plan d'eau N.G.F.

m

D é b i t nrVs

m

Débit mVs

m

D é b i t m V s

30,90 1.920 31,44 2.030 30,80 1.800

32,00 645 32,40 700 31,60 580

32,00 670 32,50

32,58 32,48

700 1.340

31,65 31,90 31,70

610

32,00 670 32,50

32,58 32,48

700 1.340

31,65 31,90 31,70

1.140

32,00 645

32,50 32,58

32,48 720

31,65 31,90

31,70 630

33,55 780 32,85 740

1° D É B I T S M A X I M A D E L A C R U E .

L e débit m a x i m u m de la c r u e de la Seine at- t e i n t le 23 j a n v i e r à P a r i s est de 2.050 m³/ s ; c e l u i de la M a r n e est de 780 m3/ s .

C o m p t e tenu des bassins versants respectifs de 42.600 k m² p o u r la Seine et de 13.700 k m² p o u r la M a r n e , ces valeurs c o r r e s p o n d e n t à des débits spécifiques respectifs de 50 et 57 1 / s / k m² de bas- sin versant.

2° R É P A R T I T I O N DES D É B I T S E N T R E LES B R A S DES Î L E S DE L A C I T É .

A u t o u r des îles de la Cité, les débits se répar- tissent s e n s i b l e m e n t à égalité. L e s écarts entre les débits mesurés dans les trois bras ne dépas- sent en effet pas 3 % par r a p p o r t à la m o y e n n e ; ils ne sont d o n c pas significatifs. T o u t au plus p o u r r a i t - o n constater q u ' a u c o u r s des trois rele-

3" P R É C I S I O N DES M E S U R E S .

L a p r é c i s i o n des mesures est liée aux e r r e u r s sur la d é t e r m i n a t i o n des vitesses d'une p a r t et celle des t i r a n t s d'eau d'autre part.

E n ce q u i c o n c e r n e la p r e m i è r e , l ' u t i l i s a t i o n s i m u l t a n é e dans l'une des stations de deux dis- positifs de s u p p o r t de m o u l i n e t et de p l u s i e u r s appareils nous a p e r m i s de c o n t r ô l e r la v a l i d i t é des étalonnages relatifs de ces appareils. Q u a n t à leur étalonnage en valeur absolue, leur p r é c i - sion est liée à l ' e x p é r i e n c e que nous avons ac- quise depuis l ' u t i l i s a t i o n des hélices m o u l é e s en c o q u i l l e d o n t le c o n t r ô l e préalable au m o y e n d'une e m p r e i n t e m é t a l l i q u e p e r m e t d ' e s c o m p t e r une c o n s e r v a t i o n de tarage à m o i n s de ± 1 % .

L ' e r r e u r sur les t i r a n t s d'eau p e u t être n o t a - b l e m e n t supérieure, du fait s u r t o u t de l ' e m p l o i de s a u m o n dont le câble é l e c t r o - p o r t e u r est sou- mis à une poussée non négligeable. T o u t e f o i s , la P o n t de l ' A i m a

P o n t au D o u b l e P a s s e r e l l e S a i n t - L o u i s . . P o n t de la T o u r n e l l e . . . P o n t L o u i s - P h i l i p p e . . . . S t a t i o n de la M a r n e . . .

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304 L A H O U I L L E B L A N C H E N° S P É C I A L A/1955

c o m p a r a i s o n entre les t i r a n t s d'eau effectifs cal- culés en tenant c o m p t e de l ' i n c l i n a i s o n du câble p o r t e u r et c e u x déduits de relevés effectués à la p e r c h e après la crue m e t en évidence des écarts accidentels de ± 0,20 m sur la cote du fond.

Ces c o n s i d é r a t i o n s nous a m è n e n t à penser que les e r r e u r s d o i v e n t être i n f é r i e u r e s à la valeur l i m i t e de 5 % que nous adoptons g é n é r a l e m e n t par sécurité.

L a c o m p a r a i s o n des débits mesurés à l ' A i m a d'une p a r t à la s o m m e des débits des t r o i s bras d'autre p a r t fait ressortir des écarts c o m p r i s e n t r e — 1 % et -\- 4,5 % ; de m ê m e l'écart entre la s o m m e des débits des bras de la M o n n a i e et de S a i n t - L o u i s et celui relevé à la T o u r n e l l e est égal à 4 % .

4° R É P A R T I T I O N DES V I T E S S E S S U R LES V E R T I C A L E S DE M E S U R E .

L e s courbes de r é p a r t i t i o n des vitesses dans les stations sont caractérisées par u n faible gra- dient de vitesses dans la t r a n c h e supérieure de l ' é c o u l e m e n t . D e ce fait, le r a p p o r t de la vitesse m o y e n n e à la vitesse superficielle d'une v e r t i c a l e de m e s u r e est r e l a t i v e m e n t élevé ainsi q u ' e n t é m o i g n e le tableau I I I ci-après .

Ce r a p p o r t , p r a t i q u e m e n t c o m p r i s entre les valeurs r e l a t i v e m e n t élevées de 0,90 et 0,95, est cependant en c o n f o r m i t é avec les chiffres c o u -

r a m m e n t admis par q u e l q u e s a u t e u r s . E n par- t i c u l i e r , dans le cas des é c o u l e m e n t s p e r m a n e n t s , le Geological S u r v e y des E t a t s - U n i s r e c o m m a n d e d'utiliser p o u r ce r a p p o r t de la vitesse m o y e n n e à la vitesse superficielle des valeurs c o m p r i s e s e n t r e 0,81 p o u r une section e n c o m b r é e d'herbes ou de roseaux et 0,95 p o u r une r i v i è r e à f o n d de sable ou de terre glaise.

L a station de la passerelle S a i n t - L o u i s est le siège d'un é c o u l e m e n t f o r t e m e n t d i s s y m é t r i q u e dû aux c o n d i t i o n s d'entrée de l'eau dans le bras de S a i n t - L o u i s . L a vitesse m a x i m u m y est at- t e i n t e à u n e p r o f o n d e u r de 6 m à 30 m de la r i v e . D e ce fait, les r a p p o r t s entre vitesse m o y e n n e et vitesse superficielle y sont très variables et ne p r é s e n t e n t a u c u n i n t é r ê t d'ordre général.

5° C O M P A R A I S O N DES R É S U L T A T S A V E C CEUX O B T E - NUS A N T É R I E U R E M E N T .

L ' u n des buts essentiels de nos mesures, la vérification des données de l'étude des pertes de charge de la Seine dans la traversée de P a r i s sur m o d è l e r é d u i t , semble c o n d u i r e à des résultats très satisfaisants.

E n effet, les débits m e s u r é s en j a n v i e r 1955 c o n f i r m e n t les valeurs admises par le L a b o r a t o i r e N a t i o n a l d ' H y d r a u l i q u e . L a pente de la l i g n e d'eau, e n t r e le p o n t d ' A u s t e r l i t z et le p o n t des A r t s , relevée au c o u r s de la c r u e c o ï n c i d e à

± 5 % près avec celle m e s u r é e sur le m o d è l e . T A B L E A U I I I

R A P P O R T DE L A V I T E S S E S U P E R F I C I E L L E A L A V I T E S S E M O Y E N N E

R A P P O J K T

%

É C A R T M O Y E N P A R R A P P O R T

A L A M O Y E N N E

%

R A P P O R T

%

É C A R T M O Y E N

%

92 ± 4 90 ± 3

91 ± 5 94 ± 5

93 ± 6 92 ± 4

114 ± 15 105 ± 10

101 ± 8 100 ± 6

104 ± 11 95 ± 7

Légende

u : vitesse moyenne sur une verticale, V, : vitesse superficielle.

Vj : vitesse à 1 m au-dessous de la surface.

D É S I G N A T I O N D E L A S T A T I O N

Pont de l'Aima Pont de la Tournelle. . Pont au Double

Passerelle Saint-Louis. . Pont L o u i s - P h i l i p p e . . .

Station de la Marne. . .

(5)

P a r ailleurs, nos jaugeages ayant p e r m i s d'ex- p l o r e r la totalité de la section m o u i l l é e en cha- cune des stations, il nous a paru intéressant do les r a p p r o c h e r de toutes les mesures publiées jus- q u ' à présent et d o n t l ' e x é c u t i o n n'avait pas été c o n d u i t e de m a n i è r e aussi c o m p l è t e . D e p u i s 1910, en effet, les jaugeages o n t été exécutés par relevé de vitesses de surface soit au flotteur, soit

au m o u l i n e t , ce dernier étant placé entre 0,20 et 1 m è t r e au-dessous du plan d'eau. L e c a l c u l du débit devait ainsi tenir c o m p t e d'un coefficient de vitesse à la surface, qui, suivant les auteurs, a été p r i s égale à 0,80, 0,842 ou 0,85. C o m p t e t e n u des valeurs déduites de nos p r o p r e s relevés, il semble que les débits estimés p r é c é d e m m e n t d e v r a i e n t être c o r r i g é s aux valeurs r e p r o d u i t e s dans le tableau suivant :

T A B L E A U I V

Date de la crue

Coefficient admis

%

Débit admis mVs

Débit corrigé

mVs

1910 90 2.330 2.330

1924 84,2 1.900 2.030

1941 a 85 1.495 1.586

1941 b 85 1.084 1.150

1944 80 1.600 1.800

1945 80 1.770 1.990

1952 80 1.200 1.350

D'après ce tableau, les crues de j a n v i e r 1924 et de j a n v i e r 1955 c o r r e s p o n d e n t à des débits très v o i s i n s .

P a r c o n t r e la crue de 1910 n o u s p a r a î t avoir été plus i m p o r t a n t e : la valeur de 2.330 m3/ s qui. résulte des études faites par M. l ' I n g é n i e u r en Chef P E R R I E R sur les jaugeages effectués à cette é p o q u e avec un h y d r o t a c h y m è t r e de R i t t e r , dans une section installée au p o n t des A r t s , semble être c o r r o b o r é e par celle obtenue sur le m o d è l e r é d u i t .

6° C O U R B E D E T A R A G E A C T U E L L E D E L A S E I N E A P A R I S .

Il nous a p a r u intéressant de r a p p o r t e r nos r é s u l t a t s de m e s u r e à l'échelle d ' A u s t e r l i t z u t i - lisée c o m m e échelle de r é f é r e n c e à P a r i s .

O n peut constater sur la figure 2, sur la- q u e l l e nous avons r e p o r t é é g a l e m e n t les dé- bits figurant dans le tableau précédent, que les p o i n t s c o r r e s p o n d a n t aux t r o i s jaugeages de la dernière crue se répartissent a u t o u r d'une d r o i t e avec une dispersion de l ' o r d r e de 2 % . U n c a l c u l s i m p l e p e r m e t de vérifier que cette d i s p e r s i o n n'est pas due à la n o n - p e r m a n e n c e du débit : la c o r r e c t i o n c o r r e s p o n d a n t e étant de l ' o r d r e de 0,1 % .

F I G . 2. —• Courbe des débits de crues de Seine à Paris en fonction des cotes au pont d'Austerlitz

dressée le 3 février 1953.

Ce g r a p h i q u e m o n t r e , en o u t r e , que les j a u - geages les plus récents sont en b o n n e c o n c o r - dance avec nos relevés. L e p o i n t de m e s u r e c o r - r e s p o n d a n t au débit de crue de 1910 se situe très au-dessus de la c o u r b e m o y e n n e . Il s e m b l e q u ' e n p r e m i è r e a p p r o x i m a t i o n la cote du p l a n d'eau c o r r e s p o n d a n t à un m ê m e débit soit ac- t u e l l e m e n t i n f é r i e u r e de 0,50 m à celle o b t e n u e à cette é p o q u e .

(6)

300 L A H O U I L L E B L A N C H E N" S P É C I A L A/1955

I V . — C O N C L U S I O N S

Les mesures effectuées en j a n v i e r 1955 sur la Seine et sur la M a r n e à la demande de la D e u x i è m e S e c t i o n du S e r v i c e de la N a v i g a t i o n de la Seine sont très cohérentes entre elles. L e s r e c o u p e m e n t s obtenus p e r m e t t e n t d ' e s c o m p t e r l ' a p p r o x i m a t i o n des débits à ± 5 % près.

L e débit m a x i m u m de 2.050 ma/ s , l'égalité de r é p a r t i t i o n des débits entre les trois bras de la M o n n a i e , de S a i n t - L o u i s et du P o n t - M a r i e ainsi

que la valeur de la pente du p l a n d'eau dans la traversée de P a r i s sont t o u s en e x c e l l e n t e c o n - c o r d a n c e avec les résultats obtenus sur un m o - dèle r é d u i t du L a b o r a t o i r e N a t i o n a l d ' H y d r a u - l i q u e .

L e r a p p o r t entre la vitesse m o y e n n e et la v i - tesse superficielle d'une v e r t i c a l e de m e s u r e reste p r a t i q u e m e n t égal à 0,90 en m o y e n n e avec une dispersion a c c i d e n t e l l e i n f é r i e u r e à 5 % .

D I S C U S S I O N

La discussion c o m m u n e aux c o m m u n i c a t i o n s de MM. O B O L E N S K Y , L A V A L , B A D I N E T et G R A N D

se trouve à la fin de l'article de M. G R A N D .