LA HOUILLE B L A N C H E
ÉDITIONS
B.A R T H A U D , Succ
rde J. REY,
G R E N O B L EAbonnement pour un? A n n é e )
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rance ^ francs / ^ fsJuméro : 7 francs ( Etranger 50 francs )C o m p t e Chèques Postaux L Y O N 5-84
S O M M A I R E
H Y D R A U L I Q U E . — Les barrages hydrauliques, conférence tive connue sous le n o m de recours en annulation, par Paul par M . M K S N A O E U , m e m b r e de l'Institut, Inspecteur général B O U G A U L T , avocat à la Cour d'Appel de Lyon,
des Ponts et Chaussées en retraite. — Canaux découverts. — D O C U M E N T A T I O N . — Rupture du barrage de l'Oued Fergoud Application de la loi de Rcech, par E. M O N T A G X É , Ingénieur, (Rapport de la Commission technique chargée de déterminer ancien élève de l'Institut Polytechnique de Grenoble. — Bas- ie s c au s e s de la rupture), etc., etc.
sins de charge, par AI.-A. M A A S , Ingénieur en chef, Rovensburg. I N F O R M A T I O N S
L É G I S L A T I O N . - ~ Etude pratique (le la procédure administra- B I B L I O G R A P H I E .
H Y D R A U L I Q U E
Les Barrages H y d r a u l i q u e s
Conférence faite le Samedi 8 Février 1928, dans la G r a n d e Salle de la Société de Géographie p a r M . M E S N A G E R , Membre de l'Institut, Inspecteur général des Ponts et Chaussées en retraite
L a plupart des barrages sont destinés à retenir les e a u x des lacs artificiels qui, le plus s o u v e n t , servent à constituer aujourd'hui u n e réserve p o u r la m a r c h e régulière des usines électriques. C'est surtout d e ceux-là q u e j'aurai à v o u s parler, m a i s il est évident q u e ce n'est p a s la seule application d e s barrages. E n Algérie, par e x e m p l e , ils forment d e s réservoirs d'eau, très i m p o r t a n t s pour l'agriculture, ils servent à irriguer les régions trop dessé- chées d a n s certaines saisons.
Barrages-poids. — L e s m u r s des barrages e n m a ç o n n e r i e avaient autrefois d e s f o r m e s variées e n c o u p e , m a i s , p e u à p e u , o n est arrivé à la f o r m e triangulaire, q u ' o n e m p l o i e à p e u près exclusi- v e m e n t e n F r a n c e aujourd'hui. L e m u r consiste alors e n u n bloc a y a n t u n e paroi verticale o u à p e u près d u côté des e a u x et u n e paroi oblique d u côté o p p o s é . L a b a s e est environ 0,7 o u 0,8 d e la h a u t e u r d e l'eau à retenir. C e s barrages doivent leur stabilité à leur épaisseur et à leur pesanteur ; c'est p o u r q u o i o n les appelle assez s o u v e n t « barrages à gravité, » parce q u e c'est cette propriété d e la m a t i è r e qui agit p o u r les maintenir e n équilibre.
A la suite d e la catastrophe s u r v e n u e à B o u z e y e n 1 8 9 6 , o n s'est p r é o c c u p é d e réglementer ces barrages qui, jusqu'à cette époque, n e l'étaient pas.
L e ministère d e l'Agriculture, le 1 9 juin 1 8 9 7 , a fait u n e pre- mière circulaire à leur sujet. L e ministre d e s T r a v a u x publics a chargé u n e c o m m i s s i o n d e préparer u n règlement. Cette c o m - mission a travaillé et, sous le ministère d e M . L e T r o c q u e r , le 19 octobre 1 9 2 3 , u n r è g l e m e n t a p a r u p o u r le calcul d e ces bar- rages. L e s m é t h o d e s d e calcul qui y sont préconisées sont le d é v e - l o p p e m e n t d e la théorie d e l'élasticité d o n t M a u r i c e L é v y avait m o n t r é l'application facile a u calcul d e s barrages triangulaires.
Cette pièce décrit très e x a c t e m e n t les tensions et les cisaillements qui se produisent à l'intérieur d'un b a r r a g e d e cette f o r m e s u p p o s é étanche. M a i s o n y opère c o m m e si le b a r r a g e était indéfini vers le bas, e n réalité, lorsqu'on arrive près d u sol, u n e discontinuité se produit et, là, les choses n e se passent point d u tout c o m m e l'indique le règlement. L e p r o b l è m e étant très difficile, o n a laissé ce point d e côté p o u r l'examiner plus tard. A u j o u r d ' h u i , a u
Fig. 1
laboratoire d e l'Ecole d e s P o n t s et Chaussées, o n étudie spécia- l e m e n t , sous m a direction, p o u r la C o m m i s s i o n des barrages d e g r a n d e h a u t e u r , les perturbations causées p a r la présence d e la fondation. M a l h e u r e u s e m e n t , elles s'élèvent assez h a u t . C'est p r e s q u e la moitié d u b a r r a g e q u i n e suit p a s les règles indi- q u é e s par la c o m m i s s i o n . J e n e v e u x p a s m ' o c c u p e r ici d e cette Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1928018
question. J e rappellerai s e u l e m e n t q u e le r è g l e m e n t d e 1 9 2 3 a r e n o n c é a u m u r d e g a r d e et à la condition q u e M a u r i c e L é v y avait considérée c o m m e indispensable à la suite d e l'accident d e B o u z e y : impossibilité d e tensions m ê m e e n cas d'introduction d'eau d a n s le barrage. Il a écarté la condition italienne inspirée des t r a v a u x d e M a u r i c e L é v y , s u p p o s a n t u n e sous-pres:ion dé- croissant d e l'amont à l'aval. C e s suppressions ont p e r m i s u n e petite é c o n o m i e , m a i s elles sont loin d'avoir accru la sécurité.
N é a n m o i n s , la plupart d e s ingénieurs paraissent se figurer aujourd'hui q u e ce t y p e d e b a r r a g e est le seul qui soit a p p r o u v é p a r les ministères. O n e n trouve l'écho d a n s le rapport présenté a u congrès d e la Houille b l a n c h e e n 1 9 2 5 à G r e n o b l e par M . D e - g o v e , u n ingénieur très c o n n u e n matière d e barrage, qui a été enlevé d e r n i è r e m e n t à l'affection d e ses a m i s :
« D'ailleurs le barrage-poids est le seul e m p l o y é jusqu'ici et a y a n t fait ses p r e u v e s p o u r les plus g r a n d e s h a u t e u r s atteintes ; grâce a u x précautions prises p o u r assurer sa stabilité et sa conser- vation, c'est celui qui offre actuellement les plus g r a n d e s garan- ties. »
J e n e suis p a s d e cet avis, et précisément u n des b u t s d e la conférence d'aujourd'hui est d ' e x a m i n e r d'autres types d e bar- rages et d e les c o m p a r e r a u point de v u e sécurité.
Barrages-voûles. — E n A m é r i q u e , e n Suisse et m ê m e e n F r a n c e , il existe des barrages d'un principe entièrement différent : ce sont les barrages « en v o û t e ».
D a n s la plupart des constructions e n m a ç o n n e r i e , o n emploie des voûtes, qui sont destinées à supporter des charges verticales.
D e s pierres appareillées et disposées suivant u n e f o r m e courbe,
Fig. 2. — Plan d'un barrage en voûte.
supportent des charges qui agissent d e h a u t e n b a s sur elles. L a plupart des p o n t s o n t p o u r é l é m e n t principal u n e voûte. P o u r - q u o i n e coucherait-on p a s u n e v o û t e p o u r f o r m e r u n barrage, d e façon à lui faire équilibrer des efforts horizontaux, d u s à la pression d e l'eau, a u lieu d'efforts verticaux ? L'élévation d'une v o û t e ordinaire s'étendant entre d e u x parois rocheuses représen- terait alors le plan horizontal d e la v o û t e d'un barrage c o m p r i s entre d e u x parois d e roches.
E n A m é r i q u e , o n a fait u n g r a n d n o m b r e d'applications d e s barrages e n voûte. O n les a calculés d e façon absolunent s o m m a i e, d e la m ê m e façon q u ' o n calculerait les d i m e n s i o n s d'un t u y a u s o u m i s à l'extérieur à u n e pression u n i f o r m e . O n sait q u e , d a n s ce cas, la pression extérieure étant le r a y o n r et l'épaisseur e, la pression intérieure d e la matière est d o n n é e par la f o r m u l e :
Cette f o r m u l e élémentaire sert p o u r les t u y a u x d e m a c h i n e s .
m a i s elle n e d o n n e q u ' u n e première a p p r o x i m a t i o n d e ce qui se passe d a n s u n e v o û t e ; e n effet, si o n c o m p r i m e extérieurement u n t u y a u , il p r e n d u n d i a m è t r e plus petit. L o r s q u ' o n fixe d e u x d e ses génératrices rectilignés à q u e l q u e chose d'inébranlable, le t u y a u est obligé d e se d é f o r m e r suivant u n m o d e différent. L e s déformations étant, petites, la f o r m u l e précédente p e u t d o n n e r la partie, principale d e la pression, m a i s la liaison introduit d e s efforts secondaires, n o n négligeables, d o n t il est nécessaire d e tenir c o m p t e .
M a l g r é cela, o n ne connaît pas, e n A m é r i q u e , d'accident arrivé à des barrages construits suivant ce procédé, c o m m e l'a constaté M . D e g o v e ; c'est m ê m e extraordinaire.
L e s barrages e n v o û t e ont u n a v a n t a g e é c o n o m i q u e considé- rable sur les barrages poids o u barrages à gravité. Ils n'exigent
Fig. 3. — Profils c o m p a r é s d'un barrage-poids et d'un < barrage- voûte » de m ê m e hauteur : 1. Barrage-voûte ; II. Barrage-pouls.
q u ' u n c u b e b e a u c o u p m o i n s i m p o r t a n t . Si o n c o m p a r e les coupes - il existe des livres o ù se t r o u v e la collection des barrages de.
tout l'univers —• o n est frappé i m m é d i a t e m e n t d e la différence.
L e s barrages e n v o û t e o n t u n c u b e c o m p r i s entre la moitié et le tiers d e celui nécessité par u n barrage à gravité.
Il y a d o n c u n e é c o n o m i e considérable à réaliser et il est assez é t o n n a n t q u ' o n ait construit si p e u d e barrages à v o û t e e n F r a n c e ; est-ce parce q u e les ingénieurs se figurent q u e leur responsabilité n'est p a s couverte q u a n d ils sortent d u t y p e étudié p a r la circu- laire ministérielle d e 1 9 2 3 ? Cette circulaire n'a c e p e n d a n t nulle- m e n t prescrit d e n e p a s faire autre chose q u e des barrages à gra- vité; elle a étudié u n t y p e et l'on a n n o n c e actuellement que. le ministère v a e n étudier d'autres.
E n F r a n c e , quelques a u d a c i e u x o n t exécuté des barrages en voûte. Il e n existe u n sur la Sélune, à la « R o c h e qui boit », non loin d u M o n t Saint-Michel, il a été étudié par la M a i s o n Pelnard- Considère et C a q u o t ; il' existe é g a l e m e n t u n barrage e n v o û t e à Belle-Isle-en-Terre. O n pourrait e n citer encore u n autre, d'après les on-dit, plus épais qu'il n'est nécessaire. Celui d e la « R o c h e qui boit », a u contraire, a été bien calculé ; o n pourrait peut-être l'amincir encore, m a i s tel qu'il est, il est très r e m a r q u a b l e .
J'ai dit qu'en A m é r i q u e , o n n e connaît p a s d'accidents d u s à des barrages e n v o û t e ; e n E u r o p e , o n p e u t citer celui d u barrage d e G l e n o , s u r v e n u e n Italie, le 3 0 d é c e m b r e 1 9 2 3 .
C e barrage était n o n u n barrage à v o û t e u n i q u e , c o m m e le figurait m o n croquis tout à l'heure ; — u n arc à flèche plus ou m o i n s p r o n o n c é e barrant la vallée, — m a i s u n b a r r a g e à voûtes multiples ( c o m m e celui d e la Sélune, d'ailleui-s). D a n s ces der- niers, o n est obligé d e m e t t r e des contreforts A A ' , B B ' , a u x points intermédiaires d e r e t o m b é e des voûtes. C e b a r r a g e avait été corn-
m e n c é c o m m e barrage-poids, et sa fondation était a n a l o g u e à celle d'un barrage-poids barrant la vallée. O n avait c o m m i s u n e quantité d e fautes d'exécution p e n d a n t la construction. A p r è s l'accident, u n r a p p o r t d'expertise a fait connaître des m a l f a ç o n s multiples; o n n'avait p a s observé le d o s a g e d u c i m e n t p r é v u et nécessaire, le terrain avait u n e schistosité vers l'aval, etc. O n
Fig. 4
est u n p e u surpris, e n lisant ce rapport, d e la légèreté a v e c laquelle a été exécuté ce travail ; u n barrage est toujours d a n g e r e u x p o u r c e u x q u i se trouvent e n aval s'il n'est p a s soigné. L a chute a fait ()00 victimes.
E n F r a n c e , o n a poussé les calculs plus loin qu'en A m é r i q u e : M M . C a q u o t , C h a m b a u d et H a e g l e n y o n t contribué. Ils sont arrivés à résoudre le p r o b l è m e d e la v o û t e épaisse par l'élasticité sans se contenter d'approximations. M a i s , c o m m e tous les auteurs, ils ont s u p p o s é le barrage constitué p a r u n e série d e b a n d e s hori- zontales o u tranches i n d é p e n d a n t e s , et o n t recherché les condi- tions d'équilibre d e c h a q u e b a n d e . Ils n'ont p a s p r é v u d e c o u p u - res horizontales, p a r suite m a l g r é la complication d e s calculs (facilités, il est vrai, p a r des tableaux très pratiques), ils n'ont o b t e n u q u ' u n e a p p r o x i m a t i o n . J'y reviendrai tout à l'heure et je v o u s dirai ce q u e l'on a fait p o u r trouver u n e vérification te- nant, c o m p t e d e toutes les conditions réelles.
A côté d u barrage, quel qu'il soit, o n est obligé d e m e t t r e u n déversoir, c'est-à-dire u n e construction disposée p o u r laisser passer l'eau e n excès. 11 arrive, p o u r tous les barrages, q u e l'usine n e débite p a s toujours la quantité d'eau qui arrive; à certaines heures, elle travaille p e u ; a u x heures d e pointe, elle travaille b e a u c o u p . A u x heures creuses, il y a excès d'eau. A u x heures d e pointe, o n e n m a n q u e . D e plus, il p e u t survenir des crues consi- dérables sur la rivière qui alimente le lac d e retenue ; il faut laisser passer l'eau q u ' o n n e p e u t y e m m a g a s i n e r , d o n c disposer des a p - pareils q u i d o n n e n t passage à l'eau e n excès, l'empêchent d e dé- border s i m p l e m e n t p a r dessus le barrage et d e t o m b e r ainsi d'une h a u t e u r trop considérable.
O n dispose, e n général, à l'extrémité d u barrage, u n e crête u n p e u plus basse, p a r o ù la n a p p e d'eau se d é v e r s e ; u n canal la r a m è n e , e n p e n t e d o u c e à la rivière e n aval. Il est assez difficile de bien calculer u n déversoir ; il faut connaître la quantité d'eau d e pluie, la plus g r a n d e q u i puisse t o m b e r e n u n t e m p s d o n n é , et surtout celle qui p e u t arriver à s'écouler p a r seconde à l'extrémité d u barrage. O n est s o u v e n t assez m a l renseigné et o n a d u m a l à déterminer cette quantité d'eau assez e x a c t e m e n t . S o u v e n t l'ex- périence m o n t r e q u e les déversoirs établis sont insuffisants et auraient d û être faits plus g r a n d s .
D a n s b e a u c o u p d e cas aussi, la crête déversante serait trop longue ; o n est obligé alors d'employer des appareils a u t o m a t i q u e s , o u v r a n t passage à u n plus fort débit, des v a n n e s qui se lèvent q u a n d le n i v e a u d e l'eau atteint u n e h a u t e u r d o n n é e ; o n emploie
é g a l e m e n t d e s v a n n e s basculantes, q u i remplissent le m ê m e office.
L o r s q u ' o n se t r o u v e d a n s u n e vallée étroite, q u ' o n n'a p a s la place nécessaire p o u r installer c o n v e n a b l e m e n t le déversoir, o n est obligé d e faire u n tunnel s'étendant d e l ' a m o n t d u barrage jusqu'en aval, à travers les h a u t e u r s q u i entourent la vallée;
u n déversoir est placé à l'entrée d u tunnel. C e travail est très cher, p u i s q u e les tunnels coûtent b e a u c o u p plus, a u m è t r e courant, q u e les t r a v a u x à l'air libre.
L e déversoir est d o n c toujours u n o r g a n e c o û t e u x , et assez difficile à étudier, à prévoir e x a c t e m e n t .
P o u r les barrages d'une h a u t e u r u n p e u i m p o r t a n t e , — o n dépasse aujourd'hui 1 0 0 m è t r e s , — il est a b s o l u m e n t inadmissi- ble d e laisser t o m b e r l'eau d e h a u t e n b a s d u barrage ; o n n e p e u t q u e la recevoir a u sortir d u déversoir p a r u n canal incliné q u i l ' e m m è n e vers le bas. Q u a n d o n fait le calcul d u déversoir a v e c assez d e soin, e n t e n a n t c o m p t e des crues qui p e u v e n t se produire, o n t r o u v e s o u v e n t q u e le déversoir devrait o c c u p e r toute la crête d u barrage. O n aurait alors u n e c h u t e d'eau égale o u m ê m e supérieure à celle d u N i a g a r a — p u i s q u e l'eau n'y t o m b e q u e d e 60" m è t r e s d e h a u t e u r ; — n é a n m o i n s , elle r o n g e les rochers q u i
sont à la b a s e d e façon telle q u e la c h u t e recule d'année e n a n n é e , les roches creusées p a r leur b a s e s'effondrant p e u à p e u . Il faut d o n c chercher autre chose, et c'est ce q u e M . Veyrier et m o i a v o n s fait, e n e m p l o y a n t u n p r o c é d é q u i avait déjà été i m a g i n é p a r l'inspecteur général des P o n t s et Chaussées, M . B o u l é .
Barrages fractionnés. — L o r s d e l'étude d u barrage d ' A s s o u a n , q u i fut édifié d a n s la h a u t e vallée d u Nil, e n 1 8 9 4 , il avait pro- p o s é d e faire u n barrage fractionné ; c'est-à-dire q u ' a u lieu d e faire u n seul barrage d e toute la h a u t e u r d e la c h u t e , il projetait à la suite d'un p r e m i e r m u r a y a n t toute cette h a u t e u r , u n second m u r a y a n t u n e h a u t e u r m o i n d r e q u i retenait l'eau devant, le
premier, puis u n troisième m u r d o n t la h a u t e u r était encore infé- rieure, et ainsi d e suite jusqu'au n i v e a u d e la rivière e n aval. J e n e précise p a s le n o m b r e exact des biefs, p e u i m p o r t e , c'est le principe qui est intéressant.
D a n s le cas o ù l'on utilise u n barrage ainsi fractionné, les cloi- sons sont d a n s des conditions très différentes d u m u r d u barrage u n i q u e . D a n s u n barrage u n i q u e , la pression d e l'eau croît p r o - portionnellement à la profondeur, sur c h a q u e centimètre carré la pression d e l'eau est représentée p a r u n e h a u t e u r égale à la h a u t e u r d e l'eau depuis la crête. O n p e u t porter cette l o n g u e u r horizontalement et l'on obtient u n triangle p o u r représenter les pressions qui s'exercent contre le b a r r a g e à l'amont.
Si, d u côté aval, o n a d e l'eau à u n certain n i v e a u , cette e a u d o n n e u n e pression d e sens contraire à la première, q u i suit la m ê m e loi et équilibre e n partie la pression d ' a m o n t . E n définitive, le barrage n'a à résister qu'à la différence des pressions s'exerçant sur ses d e u x faces, a m o n t et aval. L a ligne représentative d'abord inclinée, à partir d e la crête, cesse d e s'écarter d u barrage lors- q u ' o n arrive a u niveau, devient constante p a r unité d e surface.
Fig. 5.
O n voit q u e l'effort qui tend à pousser le p r e m i e r m u r vers l'aval est bien m o i n d r e q u e d a n s le b a s d u barrage ordinaire, o ù la pression est partout égale à toute la h a u t e u r d e l'eau.
M a l g r é ses avantages, le t y p e proposé par M . B o u l é l'ut écarté p a r la c o m m i s s i o n d u barrage d'Assouan. C'était n o u v e a u et l'on n'a p a s v o u l u risquer u n essai.
E n 1 9 1 2 , u n Italien, M . R u t e n b e r g , a v o u l u reprendre cette idée et il a proposé e n Italie u n type d e barrage fractionné. L e s m u r s étaient à faces planes, la construction présentait certaines
Fig. 6.
Pression contre le Pressions contre le Poussées m u r d u barrage u n i q u e m u r d u barrage fractionné, résultantes.
complications. L a guerre est s u r v e n u e p e n d a n t les discussions qui o n t suivi ; le b a r r a g e n'a p a s été exécuté, et l'idée a été a b a n - d o n n é e .
Barrages Mesnager- Yeyrier. — C e b a r r a g e était assez coûteux- N o u s a v o n s , M . Yeyrier et m o i , repris la question m a i s e n e m - ployant, n o n des barrages plans, c o m m e M . R u t e n b e r g et s o n prédécesseur, m a i s des barrages, e n v o û t e , association q u e n o u s a v o n s fait breveter. N o u s a v o n s p e n s é q u e , p u i s q u e le b a r r a g e e n v o û t e donnait u n e é c o n o m i e considérable lorsqu'on l'em- ployait tout seul, il devait e n d o n n e r encore e n b a r r a g e fractionné.
O n pourrait ainsi, e n cas d e d é v e r s e m e n t p a r la crête, réduire la h a u t e u r des chutes, à 1 8 m è t r e s p a r e x e m p l e . Il y aurait, d e
Fig. 7.
plus, u n m a t e l a s d'eau considérable à la base d e c h a c u n e , et l'on n'aurait plus à craindre d e voir se creuser le pied d u barrage.
Y a-t-il u n e é c o n o m i e à e m p l o y e r u n barrage-voûte fractionné a u lieu d'un barrage v o û t e simple ? L a c o u p e doit contenir la m ê m e quantité d e matière, d'après la f o r m u l e élémentaire.
M o i n s , si l'on tient c o m p t e des efforts secondaires; m a i s il y a
plus d e coffrage. T o u t c o m p t e fait, il reste, e n général, u n e petite é c o n o m i e .
Si le f r a c t i o n n e m e n t n e p e r m e t p a s u n e grosse é c o n o m i e d e construction, il p e r m e t d e déverser par la crête les e a u x e n axcès, ce qui s u p p r i m e le déversoir. O r , le déversoir entraîne u n e d é p e n s e assez considérable, qui représente s o u v e n t le q u a r t et v a parfois jusqu'à la moitié d e la d é p e n s e d e construction d u barrage. P a r rapport a u barrage-poids, o n réalise u n e p r e m i è r e é c o n o m i e e n e m p l o y a n t la v o û t e , et u n e seconde, i m p o r t a n t e , e n e m p l o y a n t le fractionnement, par suppression d u déversoir. Il y a, p a r c o n s é q u e n t , matière à d e s projets e x t r ê m e m e n t é c o n o - m i q u e s : la v o û t e et le fractionnement.
O n n o u s a dit déjà plusieurs fois : « L e d é v e r s e m e n t par dessus les barrages successifs entraînera l'usure des crêtes. » Cette usure existe déjà d a n s le déversoir, il n'y a rien d e c h a n g é . O n n o u s a dit encore : « V o u s allez produire des vibrations intenses d a n s les barrages. » A cela, o n p e u t r é p o n d r e : « N o n , elles n e se produi- sent pas. » 11 existe e n Suisse u n b a r r a g e construit e n v o û t e , à A m s t e g ; il a 2 1 m è t r e s d e h a u t e u r ; il déserve par sa crête l'excès des crues q u e n e p e u t absorber s o n déversoir. C e barrage n'a q u e l'épaisseur nécessitée par la pression d e l'eau ; o n n' apris a u c u n e précaution spéciale et c e p e n d a n t l'épaisseur d e la l a m e déver-
Fig. 8. — D é v e r s e m e n t par dessus u n barrage fractionné.
santé p r é v u e est 1 m . 7 5 . J'ai écrit à la c o m p a g n i e des c h e m i n s d e fer f é d é r a u x et a u constructeur ; ils o n t r é p o n d u q u e le pas- sage d e l'eau n e cause a u c u n e vibration. Il est vrai q u ' à la suite d u barrage, o n a fait u n petit talus d a n s la vallée p o u r retenir l'eau, c e q u i constitue u n barrage fractionné, il y a u n coussin d'eau d e q u a t r e m è t r e s d e h a u t e u r qui amortit la c h u t e d e 21 m è - tres; celle-ci n'est plus ainsi q u e d e 17 m è t r e s . D a n s n o s projets, n o u s p r é v o y o n s d e s coussins bien plus considérables. J e suis d o n c p e r s u a d é q u ' o n n'a p a s à craindre d e vibrations.
L e s barrages fractionnés o n t u n a v a n t a g e q u ' o n n e prévoit p a s , e n général, a priori. L a plupart d u t e m p s , u n b a r r a g e est exécuté d a n s u n e vallée a y a n t e n gros la f o r m e d'un V ; toutes les vallées o n t des talus sur les côtés et lè V est s e u l e m e n t c o u p é p a r u n plan à sa partie inférieure. L a crête la plus élevée d'un b a r r a g e n'ira p a s jusqu'en h a u t d e la vallée, car la crue n e doit p a s atteindre les plateaux. Si n o u s s u p p o s o n s u n barrage à trois étages, c o m m e le d é v e r s e m e n t n e doit p a s ruiner les flancs d e la vallée, o n est a m e n é à n e le p e r m e t t r e q u ' a u plus à partir d e la verticale, limi- tant sur les côtés l'eau d u bassin i m m é d i a t e m e n t e n dessous, p o u r cela o n relève la crête sur les côtés. E n cas d e d é v e r s e m e n t , il se f o r m e u n e cascade d a n s la partie centrale. L e d é v e r s e m e n t sur la muraille d u bassin qui reçoit cette e a u n e doit p a s n o n plus t o m b e r sur la partie des flancs d e la vallée qui s'élèvent au-dessus
d u bassin suivant, o n est a m e n é à surélever la crête d u d e u x i è m e m u r sur les côtés. L a partie déversante d u troisième m u r sera ré- trécie d a n s les m ê m e s conditions.
Qu'arrivera-l-il le jour d'une crue ? Si l'eau s'élevait é g a l e m e n t d a n s tous les biefs d u barrage, le réservoir supérieur débiterait plus par u n déversoir plus large q u e celui qui est i m m é d i a t e m e n t au-dessous ; il e n serait d e m ê m e p o u r les autres. L ' e a u s'élèvera d o n c plus d a n s les biefs d'aval, d e façon q u e le d é b u t des déver- soirs soit le m ê m e p o u r tous. L a chute d'un bief à l'autre sera d'autant plus réduite q u e la crue sera plus forte. L a fatigue des m u r s sera m o i n d r e e n t e m p s d e crue qu'en t e m p s d'étiage. U n barrage fractionné servant d e déversoir est d o n c b e a u c o u p m o i n s e x p o s é à u n accident par u n e crue q u ' u n b a r r a g e poids ordinaire.
L e s barrages e n v o û t e fractionnés ont. u n a v a n t a g e considérable sur les barrages-poids : c'est la rapidité d'exécution par suite d e la faible quantité d e matière à mettre e n œ u v r e . O n p e u t établir le barrage d a n s u n t e m p s b e a u c o u p m o i n s considérable, c'est u n a v a n t a g e b e a u c o u p plus i m p o r t a n t p o u r u n trav*ail d e ce genre qu'on n e le p e n s e g é n é r a l e m e n t . L e barrage-poids exige, e n géné- ral, u n travail d e plusieurs a n n é e s et est exposé, p a r suite, à des crues qui r a v a g e n t le chantier.
A u M a r o c , l'Oued B e t h a subi u n e crue p e n d a n t la construction d'un barrage ; la rivière est arrivée sur le chantier et a détruit toutes les installations. Cela causera u n e perte d e t e m p s d'une a n n é e a u m o i n s ; il v a falloir se procurer d'autre matériel, r e c o m - m e n c e r . U n accident s e m b l a b l e est d'autant plus probable q u e la d u r é e d u travail est plus considérable.
Il est b e a u c o u p plus facile, avec, les barrages fractionnés, d e réaliser l'étanchéité ; sous dix à vingt m è t r e s d'eau, m ê m e a v e c des enduits q u i n e sont p a s extraordinaires, o n p e u t avoir u n e b o n n e étanchéité. A u contraire, sous des pressions d e trente o u q u a r a n t e m è t r e s , il est e x t r ê m e m e n t difficile d'obtenir celle-ci.
A u C o n g r è s d u Caire, e n 1 9 2 6 , M . D e g o v e a dit d a n s son rapport :
« E n a t t e n d a n t d e disposer d'un enduit a b s o l u m e n t i m p e r m é a - ble o u d'un m o d e d e r e v ê t e m e n t pratique offrant toutes garan- ties d'étanchéité, o n p e u t fractionner la c h a r g e e n constituant l'ouvrage p a r u n e série d e cloisons étagées. »
Il s'est d o n c p r o n o n c é a u point d e v u e d e l'étanchéité, e n faveur des barrages fractionnés. Il trouvait q u e c'est le seul qui la réalise s u f f i s a m m e n t d a n s l'état actuel d e n o s connaissances.
Il existe, a priori, u n e difficulté p o u r les barrages fractionnés, c'est celle-ci : L ' e a u se m a i n t i e n d r a à u n n i v e a u c o n v e n a b l e dans les différents biefs tant qu'il y aura u n débit suffisant, m a i s en t e m p s d'étiage, s'il n'y a plus d e d é v e r s e m e n t et si cette situa- tion se prolonge, l'évaporation tendra à faire baisser les biefs d'aval et à a u g m e n t e r la pression sur les m u r s . O n p e u t imaginer u n dispositif p o u r r e m é d i e r à cet inconvénient, qui est plus a p p a - rent q u e réel. C h a q u e cloison est, e n effet, limitée a u rocher.
D'après les expériences faites e n A m é r i q u e , les principales fuites se font à la jonction d u barrage et d u rocher. L e p r e m i e r barrage, le plus élevé, a u n c o n t o u r bien plus g r a n d q u e le suivant et ce- lui-ci a l u i - m ê m e u n contour plus g r a n d q u e le troisième. L e s bassins n e p e u v e n t p a s avoir t e n d a n c e à se vider ; ils o n t t e n d a n c e à être d e plus e n plus pleins lorsqu'on s'avance vers l'aval.Néan- moins, n o u s a v o n s p r é v u des robinets à flotteur — et q u a n d je parle d e « robinets », c'est p o u r e m p l o y e r u n m o t courant ; il serait plus exact d e parler d e v a n n e s , m a n œ u v r é e s p a r d e s flotteurs. T o u t le m o n d e sait qu'avec u n e surveillance très médiocre, ce s y s t è m e r e n d des services très sûrs.
O n p e u t avoir à vider plus o u m o i n s c o m p l è t e m e n t u n bief.
D a n s ce cas, la v o û t e séparant le bief d'aval d u bief précédent
serait e x p o s é e à travailler e n sens contraire ; il faut éviter cet inconvénient et u n p r o c é d é e x t r ê m e m e n t simple consiste à m u n i r les m u r s d e clapets qui fonctionnent dès q u ' u n bief e n a m o n t se trouve être plus b a s q u ' u n bief e n aval, ces clapets forcent l'eau d u bief d'aval à descendre a u m ê m e niveau.
L e clapet est u n appareil e m p l o y é depuis l'antiquité, d'une simplicité extraordinaire ; il n e d o n n e p a s d e ratés. A v e c u n e cer- taine surveillance, o n pourrait parer à des défauts d e fonctionne- m e n t s'il s'en produisait, m a i s il n'y a p a s q u ' u n seul clapet, il y e n a toute u n e série et il n'y a d o n c p a s d'incident à craindre.
D a n s les p a y s à glace, u n robinet à flotteur n e pourrait p a s fonctionner s'il était pris par la glace à sa partie supérieure. D a n s ce cas, u n couloir couvert sous béton, contient les robinets ; c o m m e la chaleur d u sol, au-dessous d e la base d e la construction, est toujours d'une d o u z a i n e d e degrés, ces appareils n e p e u v e n t p a s être arrêtés p a r la gelée, ils fonctionneront régulièrement.
Avantages des voûtes minces. — Q u e l q u e soit le t y p e d e calcul a d o p t é p o u r la v o û t e , o n voit q u e , plus la v o û t e est m i n c e , m i e u x elle suit la f o r m u l e simpli: te e m p l o y é e par les A m é r i c a i n s . Q u a n d il y a u n e certaine épaisseur, les efforts secondaires p e u v e n t , a u contraire, être plus i m p o r t a n t s q u e les efforts ainsi calculés, appelés g é n é r a l e m e n t efforts principaux et qu'il serait plus exact d e d é n o m m e r efforts m o y e n s . Il est nécessaire d e se rendre c o m p t e d'une f a ç o n u n p e u précise d e ce qui se passe réellement. O n a c o m m e n c é des expériences e n différents points p o u r voir quelle était la différence entre u n barrage e n v o û t e f o r m é d'une série d e b a n d e s horizontales, d e voûtes superposées, d e tranches hori- zontales d e v o û t e qui seraient i n d é p e n d a n t e s les u n e s des autres, et la construction réelle d a n s laquelle elles sont liées invariable- m e n t entre elles. L a transmission des efforts à l'intérieur est dif- férente.
O n n'est nulle part arrivé à trouver u n e m é t h o d e simple d e calcul; il paraît difficile d'établir des formules se r a p p r o c h a n t d e celles e n usage p o u r le calcul des plaques, aussi-a-t-on pré- féré faire des expériences.
M . le professeur Guidi, d e T u r i n , a établi, p o u r des a n n e a u x superposés, des tables qui p e r m e t t e n t d e voir, p o u r u n e v o û t e d'une épaisseur d o n n é e , quelles sont les forces principales et se- condaires qui agissent. U n A m é r i c a i n , M . Cain, a construit des tables g r a p h i q u e s d o n n a n t des résultats analogues à c e u x d e s tables d e G u i d i et p e r m e t t a n t d e faire, les calculs a v e c u n e très g r a n d e rapidité. O n reconnaît ainsi q u e la v o û t e doit présenter u n angle d'ouverture assez considérable, environ 7 0 ° , p o u r q u e la solution soit v r a i m e n t é c o n o m i q u e .
Si n o u s élevons u n e voûte, longue, m i n c e , n e va-t-il p a s se produire u n p h é n o m è n e a n a l o g u e à celui q u e subissent les t u y a u x cylindriques s o u m i s à u n e pression extérieure ? L e t u y a u s o u m i s à cette pression se d é f o r m e et s'écrase ; c'est ce q u ' o n appelle le f l a m b e m e n t . C'est u n fait bien c o n n u des constructeurs q u ' u n e colonne très longue sous des charges assez faibles, fléchit et se brise, tandis q u e la m ê m e , c h a r g e n e serait p a s c a p a b l e d'écraser u n e colonne courte. U n R u s s e , M . T i m o c h e n k o , qui est l'auteur d e traités d'élasticité et d e recherches très intéressantes p a r u e s d a n s les Annales des Ponts et Chaussées, a étudié les v o û t e s for- m é e s d'une p l a q u e c o u r b e d'épaisseur constante. Il a r e c o n n u par le calcul que, ces v o û t e s sont m o i n s exposées a u f l a m b e m e n t q u ' u n e p l a q u e plane d e m ê m e épaisseur et d e m ê m e longueur, s o u m i s e a u x m ê m e s pressions.
O n conserverait des doutes sur le résultat d e l ' a m a l g a m e d e ces calculs, il convenait d e la vérifier p a r l'expérience. D a n s le calcul, o n n'avait p a s fait entrer toutes les conditions, le résultat restait d o n c d o u t e u x .
Expériences aux Etats-Unis. — O n a entrepris, a u x Etats-Unis, u n e série d'expériences, organisées p a r l'Engineering foundation,
Cette société a recueilli des souscriptions d a n s l'industrie privée p o u r ces essais et, en très p e u d e t e m p s , elle a o b t e n u 100.000 dol- lars américains, soit d e u x millions et d e m i d e francs.
L e s A m é r i c a i n s s'étaient dit : « N o s barrages e n v o û t e tiennent a d m i r a b l e m e n t , n o u s y m e t t o n s d o n c p r o b a b l e m e n t trop d e matière, n o u s d é p e n s o n s inutilement, d o n n o n s tous q u e l q u e chose et n o u s p o u r r o n s ainsi a u g m e n t e r la fortune des Etats-Unis, qui est déjà assez belle, e n faisant des barrages plus é c o n o m i q u e s q u e n'importe qui a u m o n d e . »
L e professeur M a r x , d e Californie, a été chargé d e la construc- tion d u barrage d a n s la g o r g e d e S t e v e n s o n Creek, d o n t o n a dressé les flancs d e façon à f o r m e r u n Y très régulier, c o u p é à la base. O n lui a d o n n é cette f o r m e régulière p o u r interpréter plus facilement les résultats d e l'expérience. L e barrage avait 18 m è - tres d e h a u t e u r ( o n l'a porté ultérieurement à 3 0 m è t r e s 5 0 ) et u n e épaisseur de. 0,61 à la crête. C e n'était d o n c p a s u n jouet, m a i s u n véritable barrage, c o m m e o n e n fait t o u s les jours.
S a l o n g u e u r la plus g r a n d e était 7 2 fois son épaisseur et s o n r a y o n d e c o u r b u r e 1 2 fois cette épaisseur.
O n avait installé des appareils p o u r m e s u r e r toutes les défor- m a t i o n s . C e s m e s u r e s o n t d o n n é des résultats intéressants.
O n avait introduit d e plus, d a n s la m a s s e d e barrage, d e petits cylindres d e c h a r b o n granulé, d o n t la conductibilité électrique a u g m e n t a i t a v e c les pressions supportées par le b é t o n ; e n faisant passer u n c o u r a n t électrique, o n mesurait la résistance et o n e n déduisait les pressions. M a i s o n eut r a p i d e m e n t d é p e n s é tout l'argent d e la subvention. O n a d e m a n d é a u x m ê m e s personnes d e faire u n n o u v e l effort et, e n très p e u d e t e m p s , o n a recueilli des s o m m e s analogues a u x précédentes. O n a alors poussé les essais et tout allait bien lorsqu'une crue est s u r v e n u e , a passé p a r dessus le barrage et a détruit é c h a f a u d a g e s et appareils. T o u t était à r e c o m m a n e e r . L e s A m é r i c a i n s se sont arrêtés, ils ont décidé d e faire des essais a v e c d u m e r c u r e , c o m m e n o u s e n faisions, M . Yeyrier et m o i - m ê m e d a n s les essais d o n t je parlerai tout à l'heure.
D a n s les essais d u b a r r a g e e n v o û t e d e S t e v e n s o n Creek, lors- q u e l'eau a atteint u n certain niveau, u n e fissure horizontale s'est f o r m é e vers la b a s e ; elle s'est ouverte vers l'amont. Cela s e m b l e bien indiquer q u e d a n s la c o u p e verticale d u barrage, il s'est produit u n e connexité vers l'amont et q u e des tensions assez
Fig. 9.
considérables existaient le long d e la paroi a m o n t . L o r s q u e l'eau a atteint u n n i v e a u plus élevé, u n e seconde fente, verticale cette fois, s'est produite ; la v o û t e s'est articulée e n son milieu. N o u s a v o n s observé la m ê m e fente d a n s n o s essais d e laboratoire a v e c des barrages d e petites d i m e n s i o n s , à l'Ecole des P o n t s et C h a u s - sées. L e barrage n e s'est p a s m a l c o m p o r t é tout d e m ê m e . A S t e v e n s o n Creek, l'eau n e passait p a s m a l g r é la fissure ; le rap- port américain déclare qu'elle n'avait p a s d'inconvénient.
Expériences de M. Guidi. — L e professeur G u i d i a construit e n Italie u n barrage d o n t la longueur atteignait 7 7 fois l'épais- seur et le r a y o n 2 3 fois l'épaisseur ; le d a n g e r d e f l a m b e m e n t était d o n c plus g r a n d . Il a m e s u r é les d é f o r m a t i o n s d u barrage, q u i n'avait q u e 5 m è t r e s d e h a u t et était par c o n s é q u e n t très m i n c e , ce qui e m p ê c h a i t d e m e t t r e des i n s t r u m e n t s capables d e m e s u r e r
les pressions ; il a d o n c fallu se contenter d e m e s u r e r les défor- m a t i o n s .
L e professeur G u i d i avait pris ses dispositions p o u r pouvoir n o n s e u l e m e n t élever l'eau à 5 mètres, niais encore p o u r a u g m e n -
Fig. 10. — Modèles d'essai de M. (midi.
fer d a v a n t a g e la pression de celle e a u , louf e n laissant le barrage libre d e se déplacer.
Nos expériences. E n 1 9 2 0 , M . D e g o v e , chargé de la construc- tion d u barrage d e M a r è g e s sur le c h e m i n d e fer d'Orléans, p o u r se rendre c o m p t e d e l'économie q u e n o u s pourrions réaliser, n o u s a d o n n é à étudier l'application d e notre s y s t è m e à ce barrage.
A v e c la m a n i è r e d e calculer les prix qu'il avait fixé, n o u s s o m - m e s arrivés à élaborer u n projet qui n e d e m a n d a i t q u ' u n e d é p e n s e d e 2 0 millions, alors q u e les meilleurs projets d e barrages-poids étudiés par des sociétés très sérieuses coûtaient 3 0 millions. N o u s n'arrivions d o n c q u ' a u x d e u x tiers d e la d é p e n s e des concurrents.
M a i s il fallait justifier d e la sécurité d u projet qui c o m p o r t a i ! à l ' a m o n t u n e v o û t e centrale et des d e m i - v o û t e s . D e s béquilles aboutissant à leurs points d e jonction allaient prendre a p p u i sui- tes flancs d e la vallée. A l'aval, il n'y avait plus q u ' u n e v o û t e u n i q u e o c c u p a n t toute la largeur d e la vallée. L e projet c o m p o r - tait cinq chutes d e 11 m è t r e s d e h a u t e u r p o u r les 7 0 m è t r e s d e la h a u t e u r totale.
N o u s a v o n s d e m a n d é a u ministère des t r a v a u x publics, dès la fin d e 1 9 2 6 , d e contrôler n o s expériences.
M . d e la Brosse, inspecteur général, à ce m o m e n t président d e la C o m m i s s i o n des barrages d e g r a n d e h a u t e u r , qui s'était intéressé à la question d e s barrages e n v o û t e , n o u s a fait avoir u n e sub- vention d e 200.000 francs, n o t a b l e m e n t inférieure p a r c o n s é q u e n t à ce qu'avaient d é p e n s é les A m é r i c a i n s . M a i s il n e s'agissait pas d e faire aussi g r a n d ; n o u s voulions opérer d'abord sur u n petit m o d è l e , puis sur u n plus g r a n d .
N o u s a v o n s appliqué les principes d e la similitude m é c a n i q u e . L o r s q u ' o n reproduit u n e construction à l'échelle d u 1/10, o n obtient u n m o d è l e qui, lorsqu'il supporte, e n c h a c u n d e ses points h o m o l o g u e s les m ê m e s pressions q u e la construction représentée, est s o u m i s sur ses é l é m e n t s inférieurs h o m o l o g u e s a u x m ê m e s pressions. C'est u n t h é o r è m e d e m é c a n i q u e bien c o n n u .
Si o n retenait d e l'eau a v e c u n m o d è l e d e barrage à celle échelle, o n aurait sur sa face a m o n t des pressions dix fois m o i n d r e s q u e d a n s le barrage projeté, il faut d o n c e m p l o y e r u n liquide plus lourd q u e l'eau. L e plus lourd d o n t o n puisse disposer est le m e r c u r e . Celui-ci a y a n t p o u r densité 13,6, o n p e u t construire u n m o d è l e à l'échelle d e 1/13,6 et ce m o d è l e d e barrage, chargé a u m e r c u r e , subira les m ê m e s pressions q u e la barrage à cons- truire. E n construisant les voûtes e n béton a v e c d e petits cail- loux et d e petits aciers, le m o d è l e se c o m p o r t e r a e x a c t e m e n t d e la m ê m e façon q u e l'ouvrage à exécuter. O n p o u r r a connaître d'avance toutes ses conditions d e fatigue.
M a i s ceci n e n o u s aurait p a s suffi c o m m e réduction d'un bar- rage d e 7 0 m è t r e s d e h a u t e u r ; n o u s aurions encore e u à élever u n e construction d e 5 m . 15. Il s'agissait d'aller vite, d e d o n n e r fout d e suite u n résultat. N o u s a v o n s d o n c cherché autre chose.
N o u s n o u s s o m m e s dit : p u i s q u e ce q u e n o u s p r o p o s o n s d e m e s u r e r c'est, surtout, la résistance, p r e n o n s u n e matière m o i n s résis- tante q u e le b é t o n et n o u s pourrons encore d i m i n u e r l'échelle d e la construction. P a r e x e m p l e , a v e c u n e matière 7 fois m o i n s résistante, n o u s pourrions diviser les d i m e n s i o n s par 7, les ris- q u e s d e r u p t u r e seront les m ê m e s d a n s le m o d è l e q u e d a n s la construction représentée. N o u s a v o n s e m p l o y é d u plâtre à m o u l e r qui, a v e c u n e quantité d'eau suffisante : 1 1 0 % , arrive à d o n n e r u n e résistance d e 1/7,4 d e celle d u béton. D a n s ces condi- tions, n o u s devions faire notre barrage à l'échelle d e — — = — - 13,6 x 7,40 c'est-à-dire 1/100. Il devenait très facile d e construire u n barrage n'ayant q u e 0 m . 7 0 d e h a u t ; il n'y avait qu'à le faire faire par des staffeurs. Il e n existe à Paris, qui travaillent p o u r toutes les expositions ; n o u s n o u s s o m m e s d o n c adressés à l'un d'eux.
O n p o u v a i t faire l'objection : si la résistance est m o i n d r e , peut- être le d a n g e r d e f l a m b e m e n t n'est-il p a s d u tout le m ê m e ; s'il est m o i n d r e , le m o d è l e à l'échelle d e 1/100 résistera, alors q u e le b a r r a g e véritable n e résisterait pas. O r , toutes les formules de f l a m b e m e n t m o n t r e n t q u e la résistance a u f l a m b e m e n t est proportionnelle a u coefficient d'élasticité E . N o u s a v o n s fait m e s u r e r celui-ci p o u r notre plâtre ; il a été constaté a u laboratoire de l'Ecole des P o n t s et C h a u s s é e s qu'il est sensiblement la m ê m e fraction d e celui d u b é t o n q u e la résistance. Cela était très a v a n - t a g e u x et permettait d e faire e n u n e fois toutes les expériences, celles d e la résistance et celles d u f l a m b e m e n t .
N o u s a v o n s d o n c fait exécuter u n m o d è l e d e notre projet- D a n s celui-ci n o u s s o m m e s allés plus loin q u e n o s prédécesseurs ; n o u s a v o n s pris u n e longueur d e v o û t e atteignant 91 fois l'épais- seur et des r a y o n s atteignant 3 5 fois celle-ci. N o u s a v o n s p u essayer ce m o d è l e lorsqu'il e u t acquis u n durcissement juste suffisant. O n essayait e n m ê m e t e m p s des c u b e s d u m ê m e plâtre confectionnés s i m u l t a n é m e n t afin d e vérifier si la résistance voulue était atteinte. O n a rempli les biefs, e n tenant les biefs a m o n t toujours plus h a u t s q u e c e u x qui les suivaient e n aval ; on a constaté q u e tout se passait fort bien a u remplissage. Cela prouvait s i m p l e m e n t , q u e l'ouvrage se c o m p o r t a i t sous la charge n o r m a l e d a n s des conditions convenables. M a i s cela n e suffisait pas ; il fallait faire des essais convaincants. L o r s q u ' o n construit, o n calcule toujours a v e c u n coefficient d e sécurité tel q u e l'ou- vrage puisse supporter u n e charge d e u x fois et d e m i e , trois o u m ê m e quatre fois plus g r a n d e qu'il est nécessaire afin q u e m ê m e en cas d ' i m p r é v u , l'ouvrage résiste. Il fallait faire d e m ê m e ici.
Si, d a n s u n b a r r a g e échelonné, tous les biefs sont remplis, le m u r limitant vers l'aval, l'avant-dernier bief aval supporte u n e pression d é t e r m i n é e ; si n o u s v i d o n s le dernier bief aval, le m u r , limitant à l'aval le bief au-dessus, supportera u n e pression d o u - ble d e la pression d e service; si n o u s v i d o n s les biefs d'aval 1 et 2, le m u r limitant vers l'aval le troisième supportera u n e pression triple d e la pression d e service et ainsi d e suite.
Ici, e n v i d a n t tous les biefs d'aval, n o u s p o u v i o n s faire suppor- ter a u m u r d ' a m o n t u n e pression 5 fois plus forte q u e la pression d e service.
P a r c o n s é q u e n t , l'on a procédé p a r v i d a n g e successive. L e m u r aval d u s e c o n d bief a supporté u n e pression double d e la pression d e service sans b o u g e r ; n o u s savions p a r cette e x p é - rience q u e s o n coefficient d e sécurité était a u m o i n s 2. M a i s il était arrivé u n m a l h e u r a u m u r aval d u troisième bief p e n d a n t la construction; e n déplaçant d e lourdes pièces au-dessus d u
m o d è l e , u n m a n œ u v r e avait heurté ce m u r et e n avait brisé u n m o r c e a u , o n avait bien fait u n e réparation, m a i s tardive et m é d i o c r e . C e m u r n'avait d o n c q u ' u n coefficient d e sécurité faible, il s'est f e n d u a u b o r d d e la réparation q u a n d o n s'est a p p r o c h é d e la pression triple. O n est passé alors a u bief suivant.
A v e c la pression q u a d r u p l e d e la pression d e service, tout s'est parfaitement c o m p o r t é ; il n'y a p a s e u d e f l a m b e m e n t , p a s d e fissure. L e coefficient d e sécurité était d o n c a u m o i n s 4.
N o u s s o m m e s alors passés a u m u r aval d u bief 5. O n pré- voyait la rupture ; p u i s q u e le coefficient d e sécurité q u ' o n e m - ploie avec le b é t o n a r m é n'est q u e d e 3,5G, notre b a r r a g e était calculé avec ce coefficient 3,56. O n avait fait venir u n c i n é m a - t o g r a p h e p o u r enregistrer cette rupture. L e m o d è l e s'est r o m p u p a r la base, d a n s la région la plus chargée, quelques gouttes d e m e r c u r e o n t perlé, il s'est ouvert u n e fente et u n m o r c e a u d e la paroi s'est détaché. L a charge n'était p a s tout à fait c o m p l è t e , o n p e u t dire q u e le coefficient d e sécurité devait être 4,5 environ.
C e s expériences o n t d o n c d o n n é des résultats très utiles. J e ferai u n r a p p r o c h e m e n t tout à l'heure a v e c d e s barrages-poids e n service, qui m e paraissent loin d e d o n n e r le m ê m e coefficient d e sécurité.
Résultats de nos expériences. — C e s expériences o n t coûté environ 10.000 francs, le reste d e la s u b v e n t i o n étant e m p l o y é à u n plus g r a n d m o d è l e . N o u s a v o n s vérifié q u e les formules d e G u i d i n o u s m e n a i e n t à des barrages présentant u n coefficient d e sécurité supérieur à 4 et q u ' a v e c les proportions adoptées, il n'y avait p a s trace d e f l a m b e m e n t ; o n p e u t être p l e i n e m e n t rassuré à ce sujet.
Nouveaux essais. — M a i s o n n o u s avait d e m a n d é d'aller plus loin et d e faire u n barrage e n b é t o n a r m é p o u r faire des m e s u r e s précises. N o u s avions besoin n o n plus d'une quinzaine d e litres d e m e r c u r e , m a i s d e t o n n e s d e ce produit : d e 15 t o n n e s p o u r travailler à l'échelle d e 1/13,6. L e ministère de. la guerre possède des réserves d e m e r c u r e q u i servent à faire d u fulminate d e m e r c u r e e n t e m p s d e guerre. Il a accepté d e n o u s prêter d e ce m e r c u r e ; m a i s n o u s a v o n s d û p r e n d r e u n e assurance contre le vol et n o u s présenter avec u n e caution ajoutant sa garantie à la nôtre. L e m o d è l e d e v o û t e p o u r l'expérience e n b é t o n a r m é est e n construction à Bellevue, à l'Office des inventions. Il est à l'échelle d e 1/13,6, c'est dire qu'il a plus d e 5 m è t r e s d e h a u t e u r ; les essais a u r o n t lieu très p r o c h a i n e m e n t .
L e s expériences d e laboratoire d o n t je v o u s parlais tout à l'heure o n t m i s e n évidence u n fait e x t r ê m e m e n t intéressant ; c'est la g r a n d e facilité d e faire des essais à outrance sur les barra- ges fractionnés, tandis q u ' u n barrage-poids n e p e u t être essayé qu'à la charge d e service ; la rivière n e d o n n a n t pas, e n général, s u b i t e m e n t u n e crue a u m o m e n t d e la m i s e e n e a u . A p r è s cette m i s e e n eau, o n sait q u e le coefficient d e sécurité est a u m o i n s 1, m a i s o n n e p e u t rien savoir d e plus. A v e c u n barrage fractionné, il suffit a u contraire d e vider les biefs successifs et l'on p e u t faire sans a u c u n d a n g e r les essais à u n e pression atteignant 2 o u 3 fois la pression n o r m a l e . O n p e u t savoir d'avance, d'après les e x p é - riences d e laboratoire, jusqu'à quelle surcharge il est p r u d e n t d e pousser les essais. Savoir q u ' o n dispose d'un coefficient d e sécu- rité i m p o r t a n t vérifié est très rassurant.
Comparaison avec les barrages-poids. — P e r m e t t e z - m o i , à ce sujet, quelques c o m p a r a i s o n s . A P e r r e g a u x , e n Algérie, a v e c u n barrage-poids, il est arrivé r é c e m m e n t u n accident d o n t tous les j o u r n a u x o n t parlé. C e barrage, c o m m e n c é e n 1 8 6 5 , avait été t e r m i n é e n 1872. Il était à peine a c h e v é q u e le déversoir, placé sur le côté, a été affouillé p a r u n e crue ; le. réservoir s'est vidé.
Voilà d o n c u n p r e m i e r accident, m a i s a u déversoir, ce qui est secondaire.
L e 1 6 d é c e m b r e 1 8 8 1 , nouvelle crue, le barrage s'est r o m p u sur u n e g r a n d e longueur. U n e commission'"officielle s'est r e n d u e sur les lieux. Elle a déclaré q u e la crue était tout à fait excep- tionnelle et. n e devait j a m a i s se reproduire. O n a d o n c recons- truit le barrage, e n améliorant toutefois s o n profil.
L e 2 6 d é c e m b r e 1 9 2 7 , 4 6 a n s après, l'eau s'est élevée encore considérablement sur le déversoir et a dépassé, dit-on, la crête d u barrage d'une certaine q u a n t i t é ; m a i s n o n la m u r e l l e d e g a r d e qui s u r m o n t a i t celle-ci. S u i v a n t la m a n i è r e d o n t o n évalue
Ntveâi/ atteint
te 27/11/1921 B A R R A G E
DE P E R R E G A U X
Construit de 1865 à 1872 Avarié dés le I" mars 1872
1*-' Rupture I6déc. 1881 Reconstruit 1883-87 25Rupture 27nov,1927
Capacité .•
30 millions de Ms
Longueur de crête 455 A4 Hauteur maxim. 36 M Largeur à h base 27 M
Fis. 11.
la retenue permise, suivant q u ' o n p r e n d la crête théorique a u point d e rencontre des p a r e m e n t s plans d e ses faces o u a u s o m m e t d e la partie rectangulaire, o n t r o u v e q u e le coefficient d e sécu- rité était d e 1,18 o u 1,06. C'est loin des coefficients 4 et 4,5 d o n t je parlais tout à l'heure.
Voilà d o n c u n barrage-poids bien étudié c e p e n d a n t , semble-t-il, puisqu'on l'a reconstruit après l'accident, et qui avait u n coeffi- cient d e sécurité inférieur à 1,2 p a r r a p p o r t à la charge n o r m a l e .
A B o u z e y , b a r r a g e qui s'est r o m p u vers 1 8 9 5 p o u r u n e suré- lévation d e 0,80, le coefficient d e sécurité n'était q u e 1 et quel- q u e s centièmes, p a r r a p p o r t à la c h a r g e n o r m a l e .
P a r conséquent, o n est f o n d é à penser q u e p a r m i les barrages- poids e n service, il e n est qui n'ont q u e des coefficients d e sécu- rité à peine supérieurs à l'unité. Il a suffi à B o u z e y d e relever d e 8 0 centimètres le plan d'eau p o u r q u e le barrage cédât. L'eau a e m p o r t é la m a i s o n d u surveillant, tué u n certain n o m b r e d e personnes et détruit u n e partie d u canal d e l'Est q u e le réservoir était destiné à alimenter.
Crues à prévoir. — C e s catastrophes n e se reproduiront-elles p a s ? C'est ce q u ' o n p e u t se d e m a n d e r . A u barrage d e P e r r é g a u x , a u t r e m e n t dit d e l'Habra, sur l'oued F e r g o u g , e n Algérie, o n avait p r é v u u n débit d e 7 5 0 m è t r e s c u b e s p a r s e c o n d e d'après les renseignements q u i m ' o n t été d o n n é s . Il suffit d'appliquer la f o r m u l e des déversoirs p o u r connaître le débit des crues. O r , e n 1 9 0 0 , o n avait constaté u n débit d e 1.150 m è t r e s par seconde (plus d'une fois et d e m i e le débit a d m i s p o u r les crues 7 5 0 ) ; le barrage n'a p a s été e m p o r t é , le débit a d o n c d û être plus i m - portant l'année dernière. M a i s le bassin versant est d e 8.000 kilo- m è t r e s carrés; si o n fait des calculs sur le débit des pluies, o n t r o u v e q u e la prévision d e 7 5 0 m è t r e s était tout à fait insuffi- sante. L o r s d u dernier accident, o n aurait constaté u n e c h u t e d'eau d e 2 0 0 millimètres e n a m o n t , ce q u i n'est p a s d u tout considérable. E n 1926, à Montreuil-sous-Bois, a u x environs d e
Paris, o n a constaté 1 4 0 millimètres d'eau e n trois heures, 2 0 0 millimètres e n d e u x jours n'ont d o n c rien d'extraordinaire.
E n F r a n c e , l'an dernier, o n a constaté u n e c h u t e d e 7 9 2 milli- m è t r e s d'eau e n 2 2 heures. A m e s u r e q u ' o n fait d u d é b o i s e m e n t , d a n s les m o n t a g n e s , la quantité d'eau qui ruisselle, le fait d e plus
^BASSIN 3
Fig. 12
en plus vite, les chutes d'eau sont d e plus e n plus violentes. O n p e u t s'attendre à des débits considérables.
E n A m é r i q u e , M . Fuller a produit, d a n s le bulletin des ingé- nieurs civils d e N e w - Y o r k , u n e é l u d e très intéressante sur le débit des rivières. Il a relevé les débits d e 1 2 0 cours d'eau p e n - d a n t la centaine d'années précédentes, il est ainsi arrivé à trou- ver le débit p a r kilomètre carré d e bassin versant.
Q u a n d le bassin versant est tout petit, dix kilomètres carrés, il trouve des débits formidables, 6 0 m è t r e s c u b e s p a r s e c o n d e (six m è t r e s p a r s e c o n d e et p a r kilomètre carré d e bassin versant).
A v e c u n bassin d'une centaine d e kilomètres, il obtient 3 0 m è t r e s c u b e s d e débit total, par kilomètre carré le débit t o m b e à 3 m è - tres c u b e s p a r seconde. L a différence tient à ce q u e , sur cent
Fig. 13.
kilomètres, il n e pleut p a s aussi v i o l e m m e n t d a n s toute l'étendue ; il p e u t faire b e a u d a n s u n e partie et pleuvoir d a n s l'autre ; e n outre, m ê m e e n a d m e t t a n t u n e pluie générale, l'eau n'arrivera p a s d e partout a u m ê m e point d ' é c o u l e m e n t a u m ê m e m o m e n t . P o u r u n bassin versant d e 1.000 kilomètres, il trouve, u n débit d e 1.500 m è t r e s c u b e s par s e c o n d e (soit par kilomètre carré d e bassin versant u n débit d'un m è t r e c u b e et d e m i ) . P o u r 10.000 kilomètres carrés, 8.500 m è t r e s c u b e s p a r s e c o n d e (il n'a d o n c plus
q u e 0,85 (le m è t r e par kilomètre carré). L e débit par kilomètre carré d i m i n u e environ d e moitié q u a n d la surface décuple. Si n o u s a p p l i q u o n s ces résultats a u barrage d e P e r r é g a u x , n o u s trouvons q u e le débit d e 7 5 0 m è t r e s c u b e s n'était p a s d u fout celui q u ' o n devait prévoir. L e bassin versant a y a n t 8.000 kilo- mètres carrés, le débit devait être estimé à 7.000 m è t r e s cubes par s e c o n d e et n o n pas à 7 5 0 ; la catastrophe était, fatale, elle devait, se produire d a n s u n laps d e t e m p s plus o u m o i n s long, ainsi q u e d e s accidents répétés l'ont confirmé. E n Algérie, en effet, il fait Je plus s o u v e n t b e a u , m a i s il arrive aussi q u e des quantités d'eau très considérables t o m b e n t d a n s u n t e m p s assez court, d'où d e s crues subites et violentes. Il est effrayant d e conslaler la faiblesse des prévisions faites p o u r les barrages d e l'Oued F o d d a et d e B a k h a d d a («00 a u lieu d e 1.500 et 3 5 0 a u lieu de 2.000), surtout, p o u r le dernier.
11 e n est d e m ê m e a u Maroc, et, si o n e x a m i n e les barrages q u e l'on construit actuellement, o n est inquiet. P o u r l'Oued lient, le débit p r é v u est le m ê m e , q u e p o u r le barrage d e l'Oued Safsaf en Algérie. C e p e n d a n t , le bassin versant est près de huit l'ois plus
KciyfrraSZ * K m
A*, o V O 4 0
KciyfrraSZ * K m
A*, o V O 4 0
Conjtarty'ne-^ } K m
\ 0 3 0 B A R R A G E
D'Eii K A N S E R A
( O u e d B e h t ) Bassin versant 3.000km2
Crue admise 1 . 2 0 0 m %e c
8 A U R A G E D E S Z A R D E Z A S
(Oà. S a f s a f ) Bassin vers^ 4 0 0 k m2
Crue adm. 1.200 mYsec
l-'isi. 1 !.
grand. L e chantier d u premier a déjà été r a v a g é par u n e crue, ce barrage sera certainement s u r m o n t é d'ici quelques années, il y a u r a d e s accidents. Il faut étudier la question et trouver q u e l q u e chose p o u r y remédier. L e barrage d e Zardezas. sur l'Oued Safsaf, est largement p r é v u d'après l'aller.
E n F r a n c e , n o u s a v o n s étudié quelques barrages et n o u s n o n ; s o m m e s aperçus q u ' o n avait parfois p r é v u l'évacuation seule- m e n t p o u r le tiers d e la quantité d'eau qui doit passer. O n peut se dire : il y a l o n g t e m p s q u e l'on a fait des études e n F r a n c e ; peut-être la loi d e F u i 1er n'est-elle pas applicable chez nous. M a i s l'Ardèche, o ù il y a b e a u c o u p d e d é b o i s e m e n t s i m p o r t a n t s et où les conditions sont très m a u v a i s e s , a, a u contraire, u n débit triple d e celui qu'indiquerait la loi d e Fuller. Si o n n e veut pas d'accident, il faut prévoir des débits b e a u c o u p plus considé- ra lues (pie c e u x prévus actuellement d a n s la plupart des cas
Remerciements. •-- A v a n t d e terminer, je tiens à remercier les personnes qui ont bien v o u l u n o u s aider p o u r n o s expériences, en particulier les Directeurs des différentes c o m p a g n i e s d e che- m i n s d e 1er, qui n o u s ont accordé la gratuité p o u r le transport des c i m e n t s et des aciers; le C o m i t é des F o r g e s d e F r a n c e qui n o u s a l'ail l'aire des livraisons gratuites d e barres d'acier par les m a i s o n s d e W e n d e l , Schneider et S a i n t - C h a m o n d . L a Société des c h a u x et c i m e n t s d e Lat'arge et d u Teil qui n o u s a d o n n é 15 tonnes g r a t u i t e m e n t et a appliqué la moitié d u tarif p o u r le reste; le Syndicat des fabricants d e tubes e n fer qui n o u s a l'ait
faire gratuitement des livraisons p a r « E s c a u t et M e u s e » ; M . Brice, président d u syndicat des constructeurs français d e c i m e n t a r m é , qui a bien v o u l u d o n n e r caution p o u r 1.250.000 francs d e m e r - cure (c'est grâce à lui q u e le ministère d e la guerre a consenti à n o u s prêter ce liquide); enfin, M . B r e t o n , directeur d e l'Office des recherches cl inventions, m e m b r e d e l'Institut, qui n o u s a fourni n o n s e u l e m e n t l'espace très considérable d o n t n o n ; avions besoin et q u e n o u s n e p o u v i o n s trouver ni a u Conservatoire des Arts et Métiers, ni ailleurs. Il a fait c a m i o n n e r depuis la g a r e
Fig. 15.
tout le fer, le ciment, les m a c h i n e s ; il n o u s a prêté ses ateliers et son personnel, u n local p o u r dessiner, il n o u s a fait bénéficier d u chauffage et d e l'éclairage. N o u s lui d e v o n s u n e g r a n d e reconnaissance. M a l g r é les subventions q u e n o u s avions reçues d u Ministère, n o u s n'aurions j a m a i s p u arriver à faire ce q u e n o u s a v o n s fait sans ces aides q u i n o u s sont v e n u e s de. différents côtés.
J e v o u s remercie, M e s d a m e s et Messieurs, d'avoir pris la peine d e venir m'écouter et de. la bienveillante attention avec laquelle v o u s a v e z suivi cette conférence et je m ' e x c u s e d e v o u s avoir retenu si l o n g t e m p s .
Extrait du « Bulletin (X° 7 4) de l'Association française pour l'avancement des Sciences.
