682 N" SPÉCIAL B/1957
P h é n o m è n e s hydrauliques liés a u m o u v e m e n t des péniches dans les voies navigables
Application particulière à la stabilité des berges des canaux
H y d r a u l i c p h e n o m e n a a s s o c i a t e d
w i t h t h e m o v e m e n t o f barges i n n a v i g a b l e w a t e r w a y s
P A R P. LHEBMITTE
I N G É N I E U R D B 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 T E C H N I Q U E D U L A B O R A T O I R E C E N T R A L D ' H Y D R A U L I Q U E D E F R A N C E
Cette communication expose les conclusions théoriques qu'il est possible de tirer de recher- ches sur modèle réduit, effectuées au Labora- toire Central d'Hydraulique de France, concer- nant le problème de l'érosion des berges des canaux de navigation intérieure.
Les résultats qui sont exposés ci-après, concer- nant les phénomènes hydrauliques et tes mou- vements de matériaux liés aux mouvements des péniches et des automoteurs, ne prétendent pas épuiser ce problème, jusqu'alors relativement peu étudié. Ils contiennent, en particulier, des renseignements originaux, mettant en évidence l'intérêt des essais sur modèle réduit dans l'étu- de de problèmes de ce genre. En outre, il est proposé, à titre indicatif, certains essais qu'il serait intéressant d'entreprendre en continua- tion de ces recherches.
La conclusion de ces études permet d'énoncer des applications pratiques, concernant la pro- tection, et les formes, des cuvettes des canaux de navigation.
In his paper, the Author gives an exposé of the.
theoretical conclusions that can be drawn from scale model research carried out at the Labo- ratoire Central d'Hydraulique de France on the problem of bank érosion in inland waterways.
The results given in the article in connection with hydraulic phenomena and the movement of solid materials related to the movements of towed or, self-propelled barges in no way claim to represent an exhaustive solution for a hither- to relatively little studied problem; however, they do contain original information that brings the value of scale research for problems of this type well inlo évidence. Furthermore, some in- teresting suggestions are made as to tests that ivould seem well worth while carrying ont foi- future research on the subject.
In conclusion, the Author gives an insight into some practical applications of this work, in connection with the protection and form design of navigable channel sections.
L ' é v o l u t i o n d e s p é n i c h e s t r a c t é e s e t d e s p é n i - c h e s a u t o m o t r i c e s d a n s l e s r i v i è r e s n a v i g a b l e s o u d a n s les c a n a u x d e n a v i g a t i o n , e n g e n d r e d e s p h é - n o m è n e s h y d r a u l i q u e s r e l a t i v e m e n t c o m p l e x e s , q u i d é p e n d e n t d e l a f o r m e e t d u t o n n a g e d e s p é n i c h e s , d e la s e c t i o n t r a n s v e r s a l e d e s r i v i è r e s o u d e s c a n a u x ( s u r f a c e e t c o n f i g u r a t i o n ) , d e l a v i t e s s e d e t r a n s i t , d e l a p u i s s a n c e d e s h é l i c e s , e t c . C e u x - c i r é a g i s s e n t s u r l a v i t e s s e d e l a p é n i c h e e t s u r la p u i s s a n c e a b s o r b é e , a i n s i q u e s u r la s t a - b i l i t é d e s b e r g e s et d u p l a f o n d d e la r i v i è r e o u d u c a n a l .
Ce p i ' o b l è m e f a i s a i t l ' o b j e t d e l a c o m m u n i c a - t i o n n ° 1 d e N a v i g a t i o n i n t é r i e u r e d u X V I I Ie C o n - g r è s I n t e r n a t i o n a l d e N a v i g a t i o n , à R o m e , en 1953. L ' e n s e m b l e d e s c o m m u n i c a t i o n s p r é s e n t é e s à ce C o n g r è s e t c e l l e s p r é s e n t é e s a u C o n g r è s d e L i s b o n n e e n 1949, o n t a p p o r t é s u r c e t t e q u e s t i o n d e s p r é c i s i o n s e t d e s d o n n é e s p a r t i c u l i è r e m e n t i n t é r e s s a n t e s . L e p r é s e n t e x p o s é a s e u l e m e n t p o u r o b j e t d e d é v e l o p p e r q u e l q u e s p o i n t s p a r t i - c u l i e r s d e ce v a s t e p r o g r a m m e e n c o m p l é m e n t d i r e c t d e s t h é o r i e s d ' e n s e m b l e e x p o s é e s d a n s c e s c o m m u n i c a t i o n s .
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1957019
N ' SPÉCIAL B/1957 P. L H E R M I T T E 683
A ) E X P O S É D E S E S S A I S E n effet, le L a b o r a t o i r e C e n t r a l d ' H y d r a u l i q u e
d e F r a n c e a e u l ' o c c a s i o n d ' é t u d i e r , à l a d e m a n d e des D r a g a g e s d e l a H a u t e - M o s e l l e et e n l i a i s o n a v e c le S e r v i c e d e la N a v i g a t i o n d e s P o n t s e t C h a u s s é e s d e N a n c y , l ' a c t i o n d ' é r o s i o n c o n s é c u - tive a u p a s s a g e d e p é n i c h e s t r a c t é e s o u d e p é n i - c h e s a u t o m o t r i c e s s u r les b e r g e s d e s c a n a u x d e n a v i g a t i o n .
L ' é t u d e effectuée a u L . C . H . F . (fig. 1 e t 2 ) , c o m - p o r t a n t l a r e p r é s e n t a t i o n d e c a n a u x d e n a v i -
d e m a n d e l a r é a l i s a t i o n d ' e s s a i s s y s t é m a t i q u e s a v e c d e s m a t é r i a u x d e d e n s i t é i n f é r i e u r e à celle d e s m a t é r i a u x n a t u r e ; e t c e e n p a r t i c u l i e r p o u r p o u v o i r u t i l i s e r d e s m a q u e t t e s à p l u s p e t i t e é c h e l l e .
A u c o u r s d e c e s e s s a i s , n o u s a v o n s o b s e r v é e t a n a l y s é les d i v e r s p h é n o m è n e s h y d r a u l i q u e s e t d ' é r o s i o n d a n s les d i f f é r e n t s c a s s u i v a n t s :
— P a s s a g e d e p é n i c h e s t r a c t é e s à v i t e s s e r e l a - t i v e m e n t élevée ;
r e J-
Enregistreur )
Passerelle P a s s a g e d'accès a u m o d è l e Cnhlps ri'pntrnînpmpnt |
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57
M «6 4 6 -TL j
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( • Puisard j
N. B. Les cotes sont exprimées en mètres/maquette
F I G . 1 .
P l a n de la m a q u e t t e . (Nota : le p l a n ci dessus comporte u n e d i s t o r s i o n de e n t r e les d i m e n s i o n s l o n g i t u d i n a l e " et les d i m e n s i o n s t r a n s v e r s a l e s . )
D E M I - P R O F I L R E E L D E M I - P R O F I L MAQUETTE
F I G . 2
Profil t r a n s v e r s a l du c a n a l .
g a t i o n i n t é r i e u r e , d e d i m e n s i o n s m o d e s t e s , a p e r m i s d ' a d o p t e r u n e é c h e l l e d e 1 : 1 2 , 5 ; ceci p r é s e n t e u n é n o r m e a v a n t a g e e n c e q u i c o n c e r n e l ' é t u d e d e l ' é r o s i o n , c a r la r e p r é s e n t a t i o n fidèle en m o d è l e d e s m o u v e m e n t s d u m a t é r i a u c o n s t i - tutif d e s b e r g e s e s t , d e c e fait, g r a n d e m e n t faci- litée. E n effet, n o u s a v o n s p u , a v e c d e s s a b l e s n a t u r e l s d e g r a n u l o m é t r i e a d é q u a t e , r e p r é s e n t e r c o n v e n a b l e m e n t les f o r m e s d ' é q u i l i b r e d e s b e r g e s lors d e p a s s a g e s d e s b a t e a u x . P r é c i s o n s , t o u t e - fois, q u ' u n e t e l l e é t u d e n e r e p r é s e n t e , à n o s y e u x , q u ' u n e p r e m i è r e p h a s e d e l ' é t u d e d ' e n s e m b l e d e l ' é r o s i o n d e s b e r g e s d e s c a n a u x s o u s l'effet d u b a t i l l a g e e t q u e , l ' e x p l o i t a t i o n r a t i o n n e l l e d e s m o d è l e s r é d u i t s d a n s l ' é t u d e d e c e t t e q u e s t i o n
— C r o i s e m e n t d e p é n i c h e s t r a c t é e s ;
— C a s p a r t i c u l i e r d e s a u t o m o t e u r s ;
— I n f l u e n c e d u t i r a n t d ' e a u .
L e s é t u d e s q u e n o u s a v o n s effectuées o n t é t é r é a l i s é e s à l ' a i d e d e m o d è l e s q u i r e p r é s e n t a i e n t , à l'échelle d e 1 : 12,5, le s p é n i c h e s f l a m a n d e s t y p e , c i r c u l a n t s u r les c a n a u x d e n a v i g a t i o n d e l'est e t d u n o r d d e la F r a n c e .
D a n s le c a s d e p é n i c h e s t r a c t é e s , n o u s a v o n s a d m i s v o l o n t a i r e m e n t d e s f o r m e s e x t r ê m e m e n t m a s s i v e s c o r r e s p o n d a n t à u n bloc coefficient d e l ' o r d r e d e 0,98, b i e n q u e d e telles p é n i c h e s n e s o i e n t p l u s u t i l i s é e s s u r n o s c a n a u x .
D e m ê m e , p o u r l es e s s a i s e n a u t o - m o t e u r s , a l o r s q u e le b l o c coefficient d e c e s b â t i m e n t s
684 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL B / 1 9 5 7
v a r i e n o r m a l e m e n t e n t r e 0,89 et 0,93, la p é n i c h e u t i l i s é e r e p r é s e n t a i t le m o d è l e r é d u i t à l'échelle d e 1 : 12,5 d e s p é n i c h e s t r a n s f o r m a b l e s , a c t u e l - l e m e n t c o n s t r u i t e s p a r la Société de R e c o n s t r u c - t i o n e t d e R e n o u v e l l e m e n t d u P a r c F l u v i a l , et c o r r e s p o n d a n t à u n bloc coefficient de 0,94.
P r é c i s o n s , enfin, que n o s e s s a i s a v a i e n t s u r -
t o u t p o u r b u t l ' é t u d e d e l ' é r o s i o n d e s b e r g e s d e s c a n a u x et la v é r i f i c a t i o n de l'efficacité d e c e r - t a i n s d i s p o s i t i f s d e r e v ê t e m e n t .
N o u s e x p o s e r o n s t o u t d ' a b o r d les o b s e r v a t i o n s p a r t i c u l i è r e s q u i o n t été f a i t e s en ce q u i c o n - c e r n e les p h é n o m è n e s h y d r a u l i q u e s e u x - m ê m e s , p u i s celles r e l a t i v e s a u x p h é n o m è n e s d ' é r o s i o n .
B ) P H É N O M È N E S H Y D R A U L I Q U E S
1. — P é n i c h e s t r a c t é e s .
L ' é v o l u t i o n d ' u n e p é n i c h e t r a c t é e s ' a c c o m p a - g n e d e s p h é n o m è n e s h y d r a u l i q u e s c l a s s i q u e s b i e n c o n n u s , c a r a c t é r i s t i q u e s de t o u t e é v o l u t i o n d e n a v i r e d a n s u n c a n a l :
— G é n é r a t i o n de d e u x s y s t è m e s d ' o n d e s ( q u e n o u s d é s i g n e r o n s s o u s le v o c a b l e d ' o n d e s de b a t i l l a g e ) , le p l u s i m p o r t a n t é t a n t c e l u i q u i p r e n d n a i s s a n c e à l ' a v a n t d e la p é n i c h e , le s e c o n d é t a n t e n g e n d r é a p r è s le p a s s a g e d e la p é n i c h e ;
— M o d i f i c a t i o n d e la s u r f a c e l i b r e d u c a n a l : f o r m a t i o n d ' u n b o u r r e l e t à l ' a v a n t d e la p é - n i c h e e t a b a i s s e m e n t d u p l a n d ' e a u a u d r o i t de la p é n i c h e c o r r e s p o n d a n t à la m i s e e n v i t e s s e d e s c o u r a n t s d e r e t o u r (fig. 3) ;
— C o r r é l a t i v e m e n t à l ' a b a i s s e m e n t d u p l a n d ' e a u , e n f o n c e m e n t d e l a p é n i c h e ;
d e t o u r b i l l o n s a l t e r n é s q u i se d é t a c h e n t a l t e r - n a t i v e m e n t d e p a r t et d ' a u t r e d e la p é n i c h e . D e r - r i è r e la p é n i c h e s e d é p l a c e a v e c celle-ci u n e z o n e d e c o n t r e - c o u r a n t s et d e t u r b u l e n c e i n t e n s e p r o - v e n a n t d e l a d i s c o n t i n u i t é d e s f o r m e s d u b â t i - m e n t e t c o r r e s p o n d a n t , e n fait, à u n e a u g m e n t a - t i o n p u r e m e n t h y d r a u l i q u e d e l a c a r è n e d e c e l u i - ci, a v e c e n t r a î n e m e n t d e m a s s e s d ' e a u n o n n é g l i g e a b l e s .
S u r le f o n d et les m u r a i l l e s d e l a p é n i c h e , se d é v e l o p p e u n e c o u c h e - l i m i t e r e l a t i v e m e n t m a l c o n n u e , m a i s q u i p e u t a v o i r u n e i m p o r t a n c e c o n s i d é r a b l e s u r la r é s i s t a n c e à l ' a v a n c e m e n t , eu é g a r d à la f a i b l e p r o f o n d e u r d ' e a u r e s t a n t e n t r e la p é n i c h e et le p l a f o n d d u c a n a l , p a r s u i t e d e l ' e n f o n c e m e n t d e c e t t e d e r n i è r e ; e n effet, p o u r d e s v i t e s s e s i n s u f f i s a n t e s , c e t t e c o u c h e - l i m i t e r e - j o i n t la c o u c h e - l i m i t e p r o p r e a u c a n a l s u p p o - s a n t à l ' é t a b l i s s e m e n t d e s c o u r a n t s de r e t o u r .
c m / m o q u e t t e
Surélévation max. 0 , 6 5 c m / m a q .
F I G . 3.
V a r i a t i o n de la ligne d'eau au passage, d a n s l'axe du canal, d'une péniche t r a c t é e .
— G é n é r a t i o n d e c o u r a n t s d e r e t o u r d i r i g é s d a n s le s e n s i n v e r s e d e la p é n i c h e afin d ' a s s u r e r l ' é c h a n g e d e s v o l u m e s d ' e a u , e n t r e l ' a v a n t et l ' a r r i è r e d e la p é n i c h e , c o r r e s p o n d a n t a u d é p l a c e m e n t d e l a p é n i c h e .
Ces é l é m e n t s p e u v e n t ê t r e m i s e n é v i d e n c e p a r le c a l c u l , a i n s i q u e l'a d é v e l o p p é e n p a r t i c u l i e r M. Shijf.
D e p l u s , d a n s le c a s p a r t i c u l i e r d e s p é n i c h e s t r a c t é e s d e n o s c a n a u x , à f o r m e p a r a l l é l é p i p é d i - q u e , o n e n r e g i s t r e la f o r m a t i o n d ' u n e d o u b l e file
2. — C r o i s e m e n t d e d e u x p é n i c h e s .
L o r s d u c r o i s e m e n t d e d e u x p é n i c h e s , les p h é - n o m è n e s h y d r a u l i q u e s p r é s e n t e n t u n c a r a c t è r e s e n s i b l e m e n t différent. O n e n r e g i s t r e t o u t d ' a b o r d
u n g o n f l e m e n t e t u n é t a l e m e n t d e l ' o n d e e x i s t a n t d e v a n t les p é n i c h e s (fig. 4) l o r s q u e celles-ci se r a p p r o c h e n t , p u i s u n a b a i s s e m e n t et u n e s t a b i - l i s a t i o n r e l a t i v e d u p l a n d ' e a u q u i se m a i n t i e n t à p e u p r è s c o n s t a n t e l o r s q u e les p é n i c h e s sont à la m ê m e h a u t e u r . L o r s q u e les d e u x p é n i c h e s se s é p a r e n t , o n e n r e g i s t r e u n e b r u t a l e d é n i v e l l a t i o n
N" SPÉCIAL B/1957 P . L H E R M I T T E 685
, c m / m o q u e t l e Temps de possoqe
des péniches 2 , 0
' , 5
1,0
0 , 5
o Z2Z
* Niveau d e l'eau ou repos ~*
Caractéristiques de l'essai Hauteur d'eau
Tirant d'eau Vitesse des péniches
Réel
2 , 2 0 m 1,80m 4 , 5 k m / h
Maquette Hauteur d'eau
Tirant d'eau Vitesse des péniches
Réel
2 , 2 0 m 1,80m 4 , 5 k m / h
0,176 m 0 , 1 4 4 m 0 , 3 4 8 m/s
Surélévation max, 0 , 7 4 cm/maq.
9 cm/réel
Abaissement moyen i,04cm/maq - (au croisement 13 cm/réel
des péniches)
Abaissement max 1,8 c m / m a q ,
(en fin de croisement g g cm/réel des péniches)
2 5 7 0 s/moq
2,5
F l O . 4.
V a r i a t i o n s do la ligne d'eau au c r o i s e m e n t de deux péniches t r a c t é e s .
d u p l a n d ' e a u c l u n r é t a b l i s s e m e n t p r o g r e s s i f à la h a u t e u r n o r m a l e a v e c d e s o s c i l l a t i o n s m o i n s i m p o r t a n t e s q u e p o u r u n e s e u l e p é n i c h e .
D a n s ce c a s (et e n p a r t i c u l i e r les p é n i c h e s se c r o i s a n t à la m ê m e v i t e s s e , ce q u i c o r r e s p o n d a u x c o n d i t i o n s d ' e x p é r i e n c e ) , les p h é n o m è n e s se- c o n d a i r e s e x p o s é s p r é c é d e m m e n t se t r o u v e n t p r o - f o n d é m e n t m o d i f i é s c a r , l o r s q u e les d e u x p é n i - c h e s se r e n c o n t r e n t , il n ' y a p l u s d ' é c h a n g e d ' e a u e n t r e l ' a v a n t d ' u n e p é n i c h e et l ' a r r i è r e de l ' a u t r e . P a r c o n t r e , l o r s q u e les d e u x p é n i c h e s se sé- p a r e n t , il y a, à ce m o m e n t , u n b r u t a l a p p e l d ' e a u d a n s la z o n e c e n t r a l e et c'est ce q u i e n g e n d r e la b r u s q u e o s c i l l a t i o n q u e l'on e n r e g i s t r e .
L ' a b a i s s e m e n t d u p l a n d ' e a u est d o n c p r o p o r - l ' o n n e l l e m e n t m o i n d r e , m a i s il se p r o d u i t , p a r c o n t r e , u n m o u v e m e n t d ' e a u c i r c u l a i r e q u i a u g - m e n t e c o n s i d é r a b l e m e n t les effets s e c o n d a i r e s . D a n s l ' e n s e m b l e , le c r o i s e m e n t d e s d e u x p é n i c h e s est, m a l g r é t o u t , b e a u c o u p m o i n s n é f a s t e q u e le p a s s a g e d ' u n e p é n i c h e s e u l e en ce q u i c o n c e r n e les p h é n o m è n e s liés a u x c o n d i t i o n s d ' é c o u l e m e n t h y d r a u l i q u e ( r é a c t i o n s u r la p é n i c h e , é r o s i o n d e s b e r g e s , a b s o r p t i o n d e s p u i s s a n c e s ) m a l g r é la fai- ble d i s t a n c e s é p a r a n t l a m u r a i l l e de la p é n i c h e de la b e r g e .
P a r c o n t r e , o n c o m p r e n d q u e le t r é m a t a g e d e s p é n i c h e s , q u i r e v i e n t à d o u b l e r l'effet d e p i s t o n p r o v o q u é p a r u n e p é n i c h e , a i t t e n d a n c e à a u g - m e n t e r c o n s i d é r a b l e m e n t l ' a b a i s s e m e n t d u p l a n d ' e a u e t l ' i n f l u e n c e d e s c o u r a n t s d e r e t o u r . Il s ' e n s u i t c o m m e c o r o l l a i r e q u e le p h é n o m è n e d ' a s p i r a t i o n c o n s t a t é e n t r e d e u x p é n i c h e s q u i t r é m a t e n t e s t a b s o l u m e n t n o r m a l .
3. — P h é n o m è n e s d ' é c o u l e m e n t h y d r a u l i q u e p r o p r e a u x a u t o m o t e u r s .
Si, d a n s l ' e n s e m b l e , les p h é n o m è n e s d ' é c o u l e - m e n t h y d r a u l i q u e d e s a u t o m o t e u r s s o n t s e m b l a - bles à c e u x d e s p é n i c h e s , ils s o n t , m a l g r é t o u t , p r o f o n d é m e n t m o d i f i é s p a r la p r é s e n c e d e l ' h é - lice. L ' h é l i c e a g i t n o n s e u l e m e n t p a r la c r é a t i o n
d e r e m o u s et d e t u r b u l e n c e à l ' a r r i è r e d u n a v i r e , m a i s é g a l e m e n t p a r u n a p p e l d ' e a u d e p u i s l ' a v a n t d u n a v i r e , afin d ' a s s u r e r l ' a l i m e n t a t i o n de l ' h é l i c e . Cet a p p e l d ' e a u f a v o r i s e , en fait, l ' é c h a n g e d ' e a u n é c e s s a i r e e n t r e l ' a v a n t e t l ' a r - r i è r e d e la p é n i c h e ; il e n r é s u l t e u n e m o d i f i c a - t i o n de l ' a s s i e t t e m ê m e d u n a v i r e , d o n t , le p l u s s o u v e n t , l ' a r r i è r e e n f o n c e p l u s q u e l ' a v a n t , et u n e m o d i f i c a t i o n s e n s i b l e d e s c o u r a n t s d e r e t o u r .
Si c e u x - c i s o n t c o m p a r a b l e s à l ' a v a n t m ê m e d u n a v i r e , ils o n t t e n d a n c e à c o n v e r g e r v e r s l ' h é l i c e , d ' o ù u n e a u g m e n t a t i o n i m p o r t a n t e d e l e u r s c o m - p o s a n t e s v e r t i c a l e s , et s u r t o u t u n e s u p p r e s s i o n q u a s i t o t a l e à p a r t i r d u n i v e a u d e l'hélice.
O n c o n ç o i t q u e les c o n d i t i o n s d e b o n n e n a v i - g a t i o n s e r o n t d o n c p r o f o n d é m e n t d i f f é r e n t e s et q u e les a c t i o n s d ' é r o s i o n p o u r r o n t : ê t r e c o m - p l è t e m e n t m o d i f i é e s .
E n p a r t i c u l i e r , la t h é o r i e c l a s s i q u e , q u i p e r m e t de d é m o n t r e r q u e , d a n s le c a s d ' u n e p é n i c h e t r a c t é e , les m e i l l e u r e s c o n d i t i o n s de n a v i g a t i o n c o r r e s p o n d e n t a u p l u s g r a n d r a y o n h y d r a u l i q u e d u c a n a l , c ' e s t - à - d i r e à u n e f o r m e r e c t a n g u l a i r e , n ' e s t p l u s t o t a l e m e n t v r a i e p o u r la p é n i c h e a u t o - m o t r i c e .
E n effet, le p h é n o m è n e de p r o p a g a t i o n g r a v i - t a i r e d ' o n d e s n ' e s t p l u s a l o r s s e u l à d é t e r m i n e r le r e n d e m e n t d e l'effort p r o p u l s i f , e t l ' a i s a n c e a u x b o u c h a i n s et s u r le f o n d , liée à l ' a l i m e n - t a t i o n c o n v e n a b l e d e l'hélice, e s t , d a n s ce c a s , e n c o r e p l u s i m p o r t a n t e .
Ces r e m a r q u e s s ' a p p l i q u e n t e s s e n t i e l l e m e n t a u x automoteurs à pleine charge d o n t l ' h é l i c e a g i t en p r o f o n d e u r et p o u r l e s q u e l s le r a p p o r t d e s s e c t i o n s m o u i l l é e s d u c a n a l et de la p é n i c h e est faible. P o u r l'automoteur lège ou à mi-charge.
d o n t l ' h é l i c e s e s i t u e p r è s d e l a s u r f a c e et d o n t la v i t e s s e d e c r o i s i è r e n ' e s t p l u s l i m i t é e p a r la v i t e s s e l i m i t e , l ' i m p o r t a n c e d u r e m o u s e n s u r f a c e e s t t r è s a u g m e n t é e et le c o u r a n t d e r e t o u r p e u t ê t r e l u i - m ê m e r e l a t i v e m e n t p l u s i m p o r t a n t ( c a s p a r t i c u l i e r d e s a u t o m o t e u r s lèges ou à m i - c h a r g e q u i t r é m a t e n t u n e a u t r e p é n i c h e ) , ce q u i p e u t p r o v o q u e r d e s é r o s i o n s i n t e n s e s d e s b e r g e s .
686 L A H O U I L L E B L A N C H E
C ) E R O S I O N D E S B E R G E S
L ' o b s e r v a t i o n d e s p h é n o m è n e s h y d r a u l i q u e s q u i a c c o m p a g n e n t le m o u v e m e n t d e s p é n i c h e s , e t l e u r a n a l y s e , p e r m e t d ' e x p l i q u e r les p h é n o m è - n e s d ' é r o s i o n c o n s é c u t i f s a u d é p l a c e m e n t d e s p é n i c h e s q u e l ' o n c o n s t a t e , e n n a t u r e , s u r les b e r g e s d e s c a n a u x ou d e s r i v i è r e s , e t q u e n o u s a v o n s r e p r o d u i t s d a n s d e s e s s a i s q u i o n t été effec- t u é s a u L . C . H . F .
P o u r b i e n c o m p r e n d r e l ' e n s e m b l e d e ces p h é - n o m è n e s , il i m p o r t e d e p r é c i s e r q u e les m o u v e - m e n t s d e m a t é r i a u x d a n s les r i v i è r e s d é p e n d e n t , n o n s e u l e m e n t de la v i t e s s e d u c o u r a n t , m a i s e s s e n t i e l l e m e n t d e la t u r b u l e n c e i n t e r n e d u c o u r a n t .
E n fait, l a n o t i o n d e v i t e s s e d ' e n t r a î n e m e n t telle q u ' e l l e e s t h a b i t u e l l e m e n t définie n ' a p a s d e s e n s t r è s p r é c i s . D a n s le c a s d ' é c o u l e m e n t r é e l l e m e n t l a m i n a i r e , les v i t e s s e s n é c e s s a i r e s p o u r o b t e n i r l ' e n t r a î n e m e n t d u m a t é r i a u s o n t , e n fait, e x t r ê m e m e n t i m p o r t a n t e s , e t l o r s q u e l ' o n d é t e r m i n e , d a n s le l a n g a g e u s u e l , l e s v i t e s s e s c r i - t i q u e s d ' e n t r a î n e m e n t d e s m a t é r i a u x , o n fait e n g é n é r a l a l l u s i o n à l a v i t e s s e n é c e s s a i r e p o u r c r é e r a u t o u r d u m a t é r i a u u n e z o n e d e t u r b u l e n c e suf- fisante p o u r q u e les f l u c t u a t i o n s d e p r e s s i o n p e r - m e t t e n t la m i s e e n s a l t a t i o n d e s é l é m e n t s .
E n ce q u i c o n c e r n e les p h é n o m è n e s h y d r a u l i - q u e s liés a u m o u v e m e n t d e s p é n i c h e s , si l'on f a i t a b s t r a c t i o n d e l a t u r b u l e n c e , les s e u i l s d ' é r o s i o n s e r a i e n t définis p a r les c a r a c t é r i s t i - q u e s d u s e u l c o u r a n t q u i e x i s t e d a n s le c a n a l : l e c o u r a n t d e r e t o u r . O r , o n c o n s t a t e q u e les v i t e s s e s m e s u r é e s d u c o u r a n t d e r e t o u r d a n s u n c a n a l s o n t i n f é r i e u r e s à ce q u e l ' o n a l ' h a b i t u d e d ' a p - p e l e r les v i t e s s e s c r i t i q u e s d ' e n t r a î n e m e n t d e s m a t é r i a u x c o n s t i t u a n t les b e r g e s d e s c a n a u x . D ' a u t r e p a r t , le c o u r a n t de r e t o u r est, e n g é n é r a l , p l u s v i o l e n t a v e c les profils h a b i t u e l s d e s c a n a u x a u d r o i t d e s b o u c h a i n s o u a u f o n d , q u ' e n s u r - f a c e . O r , les é r o s i o n s q u e l'on c o n s t a t e e n n a t u r e s o n t p a r t i c u l i è r e m e n t i m p o r t a n t e s à la s u r f a c e de l ' e a u , a l o r s q u ' e l l e s s o n t r e l a t i v e m e n t f a i b l e s a u f o n d .
Il a p p a r a î t d o n c q u e le c r i t è r e e s s e n t i e l , en ce q u i c o n c e r n e la m i s e e n m o u v e m e n t s d u m a t é - r i a u c o n s t i t u a n t les b e r g e s d e s r i v i è r e s ou d e s c a n a u x d e n a v i g a t i o n , e s t la t u r b u l e n c e et n o n p a s le c o u r a n t d e r e t o u r . L e c o u r a n t d e r e t o u r , ou les c o u r a n t s o s c i l l a t o i r e s p e r p e n d i c u l a i r e s à la d i r e c t i o n d u n a v i r e , n ' o n t p o u r a c t i o n q u e de t r a n s p o r t e r les m a t é r i a u x p r é c é d e m m e n t m i s e n s a l t a t i o n d a n s l e s . z o n e s d e t u r b u l e n c e i m p o r - t a n t e .
O r , il e x i s t e q u a t r e z o n e s d e t u r b u l e n c e c a r a c - t é r i s é e s :
— Z o n e d ' i n f l u e n c e d e s o n d e s d e b a t i l l a g e q u i e s t l i m i t é e à la s u r f a c e d u c a n a l : l ' é n e r g i e
d e ces o n d e s s e d é t r u i s a n t p r i n c i p a l e m e n t p a r d é f e r l e m e n t ou p a r m o d i f i c a t i o n d e l a s t r u c - t u r e i n t e r n e p r è s d e s b e r g e s , d a n s les z o n e s o ù les p r o f o n d e u r s d ' e a u s o n t f a i b l e s ;
— Sillage d e l ' h é l i c e ;
— Z o n e d e s l i g n e s d e t o u r b i l l o n s a l t e r n é s , s i - t u é e à l ' a r r i è r e de la p é n i c h e ;
— C o u c h e t u r b u l e n t e d é v e l o p p é e s u r le f o n d d e la p é n i c h e e t s u r le p l a f o n d d u c a n a l . E n fait, les z o n e s d e t u r b u l e n c e p a r t i c u l i è r e - m e n t a c t i v e s s o n t e s s e n t i e l l e m e n t les z o n e s 1 e t 2 ; s u i v a n t q u ' i l e x i s t e d a n s l a z o n e c o n s i d é r é e d e s c o u r a n t s i m p o r t a n t s o u n o n , o n o b s e r v e r a le d é p l a c e m e n t d e s m a t é r i a u x o u la f o r m a t i o n d e r i d e s . L e s z o n e s 3 e t 4 n ' o n t q u ' u n e a c t i o n p a r - tielle s u r l e s é l é m e n t s fins q u i s o n t m i s e n s u s - p e n s i o n , m a i s n e s o n t p a s s u j e t s à d e s d é p l a c e - m e n t s i m p o r t a n t s .
L e s e s s a i s d e l a b o r a t o i r e r e l a t i f s a u x é r o s i o n s d e s b e r g e s d e s c a n a u x d e n a v i g a t i o n o n t é t é effec- t u é s a v e c d e u x s a b l e s de g r a n u l o m é t r i e diffé- r e n t e :
— L ' u n , d e c o u r b e g r a n u l o m é t r i q u e r e l a t i v e m e n t r e s s e r r é e , a v a i t u n d i a m è t r e m o y e n d e 0,50 m m ;
—- L ' a u t r e , p r é s e n t a n t u n e c o u r b e g r a n u l o m e - m é t r i q u e p l u s d i s p e r s é e , a v a i t u n d i a m è t r e m o y e n d e 0,62 m m .
L a c o r r e s p o n d a n c e e n t r e c e s m a t é r i a u x - m a - q u e t t e s et le m a t é r i a u - n a t u r e e s t d é l i c a t e à p r é - ciser. O n s a i t , en effet, q u e p o u r cet o r d r e d e g r a n d e u r d e s d i a m è t r e s , l a s i m i l i t u d e d e F r o u d e n ' e s t p l u s d i r e c t e m e n t a p p l i c a b l e , et l ' o n d o i t t e - n i r c o m p t e d ' u n coefficient c o r r e c t e u r .
L e s d e u x m a t é r i a u x c o r r e s p o n d a i e n t p r a t i q u e - m e n t à d e u x m a t é r i a u x e n n a t u r e , l ' u n r e l a t i - v e m e n t fin ( D5 0 : 5 m m ) e t p e u d i s p e r s é (0,8 à 18 m m ) , l ' a u t r e c o r r e s p o n d a n t à u n r e m b l a i g r a - v e l e u x t e l q u ' o n e n r e n c o n t r e f r é q u e m m e n t le l o n g d e s b e r g e s d e s c a n a u x d e n a v i g a t i o n d e la F r a n c e ( D5 0 : 6,2 m m ; 0,5 < D < 65 m m ) .
1. — P h é n o m è n e s d ' é r o s i o n p r o v o q u é s p a r l e s p a s s a g e s d e s p é n i c h e s t r a c t é e s . L e s p é n i c h e s t r a c t é e s p r o v o q u e n t u n e é r o s i o n i m p o r t a n t e d a n s la p a r t i e s u p é r i e u r e d e s b e r g e s d e s c a n a u x . L e s o n d e s d e b a t i l l a g e o n t , e n effet, u n e a c t i o n p u i s s a n t e d a n s c e t t e z o n e e t a s s u r e n t la m i s e e n s u s p e n s i o n d e s é l é m e n t s d e d i m e n - s i o n s f a i b l e s o u m o y e n n e s .
L ' e x i s t e n c e d ' u n c o u r a n t d e r e t o u r i m p o r t a n t e n t r a î n e ces é l é m e n t s r e l a t i v e m e n t l o i n , e t c e u x - ci se d é p o s e n t , d e f a ç o n à p e u p r è s u n i f o r m e , s u r les b e r g e s et le f o n d d u c a n a l .
L e d é p a r t d e s é l é m e n t s fins a p o u r r é s u l t a t de d é c h a u s s e r les é l é m e n t s p l u s g r o s s i e r s q u i r o u l e n t en g é n é r a l a u p i e d d u t a l u s . L e s d i m e n -
N " SPÉCIAL B / 1 9 5 7 P . L H E R M 1 T T E 687
+3,00
\ \ Vitesse de ta péniche 5 , 5 k m / h
\ \ ^ Tirant d'eau 1 , 8 0 m
N .
+ 2,20 Etat initiai
(aSm du sable 0 , 5 0 m m )
Après 3 0 possages
10 9 8 , 7 6
Distances a l'axe du canal en m/réel F i g . 5 .
Erosion des berges a u p a s s a g e d ' u n e p é n i c h e d a n s l'axe.
+3,30
Vitesse de,s péniches 4 , 5 k m / h
• \ . Tirant d'eau t , 8 0 m
+ 2,20
Etat initial
Apres^SO passages
<*>m du sable 0 , 5 0 mm) 0,00
«0 9 8 , 7 6
Distances à l'axe du canal en mAeel F i e 6.
Erosion des berges a u c r o i s e m e n t des p é n i c h e s t r a c t é e s .
-1,3,00
Vit. de la péniche 5,5 km/h Tirant d'eau ( , 8 0 m
+ 2 , 2 0
Etat initial s/^Après 3 0 passages
Vitesse de la péniche 5,5km/h Tirant d'eau 1,80m
Etal initial
Après 3 0 passages
Sd>m du sable 0,50mmS ^^éiS0 du sable n » n « n | \
8 7
Dist. à l'axe du canal en m/réel 8 7 s
Distances à l'axe du canal en . . « . c e t
F i g . 7 .
Hrosion d e s berges au passage d ' u n e péniche d a n s l'axe.
Vitesse des péniches 4,5 km/h Tirant d'eau 1,80 m
Etat initial
^ / A p r è s 3 0 passages
Vitesse des péniches 4 , 5 km/h Tirant d'eau t , 8 0 m
+ 2,20 Etat initial
Après 3 0 possages
•5s
(s>m du sable 0,50mmî (<£m du sable 0,62mm! — P i0 0
9 8 7 6 9 8 7 6
Distances à l'axe du canal en m/réel Distances à l'axe du canal en m/réel F i g . 8.
E r o s i o n des berges au c r o i s e m e n t d e s p é n i c h e s t r a c t é e s .
Hauteur d'eau 2 , 2 0 m . Vitesse de la péniche 6 km/h
Tirant d'eau 1,80 m Axe d i canal V l t e s s e d e r o , o t i o n d« l'hehce 1 7 0 0 k * n n - " "
<f> moyen du sable 0,62-mm m/réel
m Ë ci
S . - ^ ' ^ Etat initial
~~ ~- ~ J. „ —- " ^ A p r è s 3 0 passages
m/réel
3 2 \ Ô 1 Z 3
F c. 10.
A l t é r a t i o n du fond du canal engendrée p a r le r e m o u s de hélices.
688 L A H O U I L L E B L A N C H E N " SPÉCIAL B / 1 9 5 7
s i o n s d e s é l é m e n t s e n t r a î n é s s o n t é v i d e m m e n t f o n c t i o n d e la n a t u r e d u t r a n s i t .
L ' a c t i o n , s u r le f o n d , d e s p é n i c h e s t r a c t é e s e s t r e l a t i v e m e n t p l u s f a i b l e . S e u l s les é l é m e n t s fins s o n t m i s en s u s p e n s i o n d a n s la z o n e c e n t r a l e , p a r s u i t e d e la p r é s e n c e de la c o u c h e t u r b u l e n t e d e f o n d , m a i s , a u d r o i t d e s d e u x files de t o u r - b i l l o n s a l t e r n é s , il p e u t se p r o d u i r e d e s m i s e s e n s u s p e n s i o n p l u s i m p o r t a n t e s .
D a n s les c o n d i t i o n s d e n o s e s s a i s ( v i t e s s e de 5,5 k m / h et 6 k m / h ) , l a p é n i c h e p a s s a n t r i g o u - r e u s e m e n t t o u j o u r s a u m ê m e e n d r o i t , il s'est p r o d u i t u n c r e u s e m e n t c a r a c t é r i s t i q u e d a n s les z o n e s c o r r e s p o n d a n t à c e t t e file d e t o u r b i l l o n s . E n n a t u r e , ce p h é n o m è n e i n t é r e s s e , en fait, u n e l a r g e p a r t i e d u c e n t r e d u c a n a l , ce q u i , lié à l ' a c t i o n é r o s i v e d e s h é l i c e s d e s a u t o m o t e u r s ( q u e n o u s é t u d i e r o n s p l u s l o i n ) , e n t r a î n e le c r e u s e - m e n t , s u i v a n t u n e f o r m e p a r a b o l i q u e , d u f o n d d u c a n a l , p h é n o m è n e q u i a été t r è s s o u v e n t o b - s e r v é e n n a t u r e .
Il e s t i m p o r t a n t d e n o t e r q u e la s e u l e a c t i o n d a n g e r e u s e se l i m i t e à u n e z o n e b i e n d é l i m i t é e q u i e s t celle d a n s l a q u e l l e les o n d e s d e b a t i l l a g e s o n t c a p a b l e s d e m e t t r e l e s é l é m e n t s fins e n s u s - p e n s i o n . Cette r e m a r q u e c o n f i r m e le fait q u ' u n r e v ê t e m e n t s u p e r f i c i e l e x é c u t é d e f a ç o n p a r - tielle s u r les b e r g e s d e s c a n a u x e s t s o u v e n t suf- s a n t p o u r s u p p r i m e r les é r o s i o n s i m p o r t a n t e s .
N o t o n s é g a l e m e n t q u e , les o n d e s d e b a t i l l a g e é t a n t c a p a b l e s de se p r o p a g e r t r è s loin, il est n o r m a l q u ' e l l e s p r o v o q u e n t l ' é r o s i o n d e s b e r g e s d e s r i v i è r e s , m ê m e si l ' o n p e u t c o n s i d é r e r q u e , d a n s celles-ci, l ' é v o l u t i o n d e s p é n i c h e s p u i s s e ê t r e c o n s i d é r é e p r a t i q u e m e n t c o m m e en e a u l i b r e , et, p a r c o n s é q u e n t , s a n s q u e l ' e x i s t e n c e d e s c o u r a n t s d e r e t o u r a i t u n e i n f l u e n c e s u r les b e r g e s , le c o u - r a n t p r o p r e de l a r i v i è r e a s s u r a n t le d é p l a c e m e n t d e s m a t é r i a u x m i s en s a l t a t i o n .
2 . — C a s p a r t i c u l i e r d u c r o i s e m e n t d e d e u x p é n i c h e s .
L e c r o i s e m e n t d e d e u x p é n i c h e s d o n n e lieu à u n r é s e a u d ' o n d e s d e b a t i l l a g e i n f i n i m e n t p l u s c o m p l e x e q u e l o r s d ' u n e s e u l e p é n i c h e , m a i s , p a r c o n t r e , a i n s i q u e n o u s l ' a v o n s vu p r é c é d e m m e n t , les c o u r a n t s de r e t o u r s o n t r e l a t i v e m e n t m o i n s i m p o r t a n t s . Il e x i s t e , p a r c o n t r e , d e s m o u v e m e n t s s e c o n d a i r e s q u i c h a n g e n t t o t a l e m e n t l ' a l l u r e d e s m o u v e m e n t s d e m a t é r i a u x .
D a n s les c o n d i t i o n s de r é a l i s a t i o n de n o s ex- p é r i e n c e s , n o s p é n i c h e s se c r o i s a i e n t t o u j o u r s a u m ê m e p o i n t et s a n s q u ' e n t r e d e u x c r o i s e - m e n t s o n effectue, c o m m e e n n a t u r e , u n n o m b r e s u f f i s a n t d e p a s s a g e s d e p é n i c h e s isolées. N o u s é t i o n s d o n c d a n s d e s c o n d i t i o n s t r è s éloignées d e s c o n d i t i o n s n a t u r e l l e s , m a i s le r é s u l t a t d e s e x p é r i e n c e s e s t e x t r ê m e m e n t i n s t r u c t i f . S i g n a - l o n s é g a l e m e n t q u e ces c r o i s e m e n t s é t a i e n t effec-
t u é s à a l l u r e r é d u i t e : 4,5 k m / h , a i n s i q u e c e l a se fait e n n a t u r e .
L ' é v o l u t i o n , a u c o u r s d e c e s e s s a i s , d e s b e r - ges d e c a n a l n o n s i t u é e s a u p o i n t d e c r o i s e m e n t e s t c o n f o r m e a u x e x p é r i e n c e s p r é c é d e n t e s , m a i s o n o b s e r v e p a r c o n t r e , a u d r o i t d u p o i n t d e c r o i - s e m e n t , la f o r m a t i o n d e r i d e s t r è s n e t t e m e n t a c c u s é e s et u n e é v o l u t i o n b e a u c o u p p l u s r a p i d e v e r s u n profil p a r a b o l i q u e .
Ces p h é n o m è n e s s ' e x p l i q u e n t p a r le fait q u e l ' i m p o r t a n t e é n e r g i e d i s p e r s é e p a r t u r b u l e n c e d a n s les z o n e s d ' e a u p e u p r o f o n d e a s s u r e l a m i s e e n s a l t a t i o n d e s é l é m e n t s fins, m a i s l ' a b s e n c e d e c o u r a n t s de r e t o u r l a i s s e ces é l é m e n t s d a n s la z o n e m ê m e où ils s o n t m i s e n s u s p e n s i o n . L e s p a s s a g e s d e s p é n i c h e s se f a i s a n t t o u j o u r s à la m ê m e v i t e s s e , o n c o n ç o i t q u ' u n r é g i m e s t a t i o n - n a i r e d e r i d e s s ' é t a b l i s s e a u lieu o ù r é g u l i è r e - m e n t le m a t é r i a u e s t m i s e n s u s p e n s i o n .
3 . — P é n i c h e s a u t o m o t r i c e s .
L e p a s s a g e des péniches automotrices à pleine charge à u n e v i t e s s e é g a l e à celle d e s p é n i c h e s t r a c t é e s , p r o d u i t r e l a t i v e m e n t m o i n s d ' é r o s i o n s u r les b e r g e s d e s c a n a u x q u ' u n e p é n i c h e t r a c t é e .
Ce r é s u l t a t , q u i n o u s a v a i t été a f f i r m é p a r c e r - t a i n s i n g é n i e u r s d e s S e r v i c e s d e l a N a v i g a t i o n , s e m b l e a priori s u r p r e n a n t .
L a t u r b u l e n c e p r o p r e à l ' h é l i c e n ' a p p o r t e , en effet, q u e p e u d ' é n e r g i e f a c i l i t a n t la m i s e en s a l t a t i o n d e s é l é m e n t s d e s b e r g e s , et, d e t o u t e f a ç o n , le s i l l a g e d e l ' h é l i c e n e p e u t a t t e i n d r e les b e r g e s q u ' e n d e s z o n e s o ù le c o u r a n t d e r e t o u r est t r è s a t t é n u é , et, p a r c o n s é q u e n t , o ù le t r a n s - p o r t d e s é l é m e n t s e s t i m p o s s i b l e .
D e p l u s , a i n s i q u e n o u s l ' a v o n s v u d a n s l ' é t u d e h y d r a u l i q u e , la p r é s e n c e d e l ' h é l i c e a p o u r effet, é t a n t d o n n é s o n r ô l e d ' a s p i r a t i o n d e s filets l i q u i - d e s , d e d i m i n u e r l ' i m p o r t a n c e d e s c o u r a n t s de s u r f a c e . Ceux-ci n e s o n t s e n s i b l e s e n s u r f a c e , p r è s d e s b e r g e s , q u e s u r u n e l o n g u e u r c o r r e s p o n - d a n t e n v i r o n a u x d e u x t i e r s d e l a l o n g u e u r d e la p é n i c h e . O r , d a n s c e t t e z o n e , les o n d e s d e b a - t i l l a g e n ' o n t p a s e n c o r e a t t e i n t l a b e r g e e t la m i s e e n s u s p e n s i o n d e s é l é m e n t s n ' a p a s e n c o r e été r é a l i s é e . A u n i v e a u d e l'hélice, les c o u r a n t s de r e t o u r s o n t p r e s q u e t o t a l e m e n t s u p p r i m é s . Il e s t d o n c n o r m a l q u e l ' o n o b s e r v e , à v i t e s s e é g a l e , u n e é v o l u t i o n b e a u c o u p p l u s l e n t e , e t u n profil d ' é r o s i o n m o i n s a c c u s é p o u r les p é n i c h e s a u t o - m o t r i c e s q u e les p é n i c h e s t r a c t é e s .
P a r c o n t r e , le s i l l a g e d e l ' h é l i c e c r é e u n e z o n e t u r b u l e n t e t r è s i m p o r t a n t e a u v o i s i n a g e d u f o n d d u c a n a l et a s s u r e la m i s e e n s u s p e n s i o n d e s é l é m e n t s fins q u i s o n t t r a n s p o r t é s p a r le c o u - r a n t d ' e a u c r é é p a r l ' h é l i c e . O n o b s e r v e a l o r s l ' é r o s i o n d u lit c e n t r a l e t le r e j e t d e s é l é m e n t s s u r les c ô t é s .
D ' a u t r e p a r t , le passage de péniches auto-
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motrices, à demi-charge ou lèges, est particuliè- r e m o u s d e l ' h é l i c e se p r o p a g e e n s u r f a c e , et les rement néfaste si les l i m i t a t i o n s de v i t e s s e s i m - o n d e s d ' a c c o m p a g n e m e n t o n t u n e a c t i o n p a r t i - p o s é e s n e s o n t p a s r e s p e c t é e s . D a n s ce c a s , le c u l i è r e m e n t i m p o r t a n t e et n é f a s t e .
D ) C O N C L U S I O N S C O N C E R N A N T L A P R O T E C T I O N E T L E S F O R M E S D E S C U V E T T E S D E S C A N A U X D E N A V I G A T I O N
D e ces e x p l i c a t i o n s t h é o r i q u e s d e s p h é n o m è - n e s a c c o m p a g n a n t l ' é v o l u t i o n d e s p é n i c h e s d a n s les r i v i è r e s e t p l u s p a r t i c u l i è r e m e n t d a n s les c a - n a u x d e n a v i g a t i o n , n o u s v o u d r i o n s t i r e r q u e l - q u e s a p p l i c a t i o n s p r a t i q u e s .
L — T o u t d ' a b o r d , l a p r o t e c t i o n d e s b e r g e s d e s c a n a u x p e u t se l i m i t e r à la p r o f o n d e u r à p a r t i r d e l a q u e l l e les o n d e s de b a t i l l a g e m a x i - m u m , q u i p e u v e n t ê t r e e n g e n d r é e s d a n s le c a n a l , é t a n t d o n n é les c o n d i t i o n s de n a v i g a t i o n , s o n t s u s c e p t i b l e s d e m e t t r e e n s u s p e n s i o n u n e p a r t i e n o n n é g l i g e a b l e d e s é l é m e n t s e n p l a c e .
Cette l i m i t e p e u t se d é t e r m i n e r d ' u n e f a ç o n p r é c i s e :
— p a r d e s é t u d e s t h é o r i q u e s et s y s t é m a t i q u e s ;
— p a r l ' o b s e r v a t i o n d e s r é s u l t a t s o b t e n u s e n n a - t u r e
— et p a r d e s e x p é r i e n c e s e n m o d è l e r é d u i t . U n e s o l u t i o n e x a c t e de ce p r o b l è m e p e r m e t - t r a i t d e l i m i t e r à l e u r s t r i c t m i n i m u m les c o û - t e u s e s d é p e n s e s de r e v ê t e m e n t d e s b e r g e s .
2. — L ' a n a l y s e d e s p h é n o m è n e s t e n d , s a u f c a s p a r t i c u l i e r , à c o n d a m n e r l ' u t i l i s a t i o n d e s b a n - q u e t t e s d e p r o t e c t i o n , c a r l ' e x i s t e n c e d e ces b a n - q u e t t e s n e s u p p r i m e p a s la n é c e s s i t é d ' u n r e v ê - t e m e n t de b e r g e s ; d ' a u t r e p a r t , l ' e x é c u t i o n d e ces b a n q u e t t e s e x i g e d e p o u v o i r d o n n e r u n e a s s i e t t e s u f f i s a n t e a u c a n a l de n a v i g a t i o n , ce q u i est r a r e m e n t le c a s p o u r les voies n a v i g a b l e s de la F r a n c e .
3. — U n a p p r o f o n d i s s e m e n t c e n t r a l de la sec- t i o n d u c a n a l e s t t r è s s o u v e n t r e n t a b l e :
— p a r l ' a u g m e n t a t i o n d e s e c t i o n q u ' i l p r o c u r e ;
— p a r l ' o b t e n t i o n d ' u n e m e i l l e u r e a l i m e n t a t i o n e n e a u d e s h é l i c e s ;
— p a r la d i m i n u t i o n d e r é s i s t a n c e à l ' a v a n c e - m e n t d u e a u x c o u c h e s t u r b u l e n t e s , e t c .
D a n s le c a s s o u v e n t r é a l i s é e n n a t u r e o ù la l a r g e u r e n s u r f a c e d ' u n c a n a l e s t l i m i t é e p a r les c o n d i t i o n s n a t u r e l l e s ( p a r o i s r o c h e u s e s , v o i e s f e r r é e s , r o u t e s ) , a i n s i q u e c e l a se r e n c o n t r e fré- q u e m m e n t en F r a n c e , l ' a m é l i o r a t i o n la p l u s é c o - n o m i q u e d u c a n a l c o n s i s t e r a d o n c à effectuer u n r e v ê t e m e n t d e p a r o i s j u s q u ' à la p r o f o n d e u r c o r - r e s p o n d a n t a u x c o n d i t i o n s c i - d e s s u s définies, et à d r a g u e r le c a n a l e n d o n n a n t j u s q u ' a u p l a f o n d d e celui-ci u n e p e n t e c o n s e r v a n t la s t a b i l i t é d e s é l é m e n t s e n p l a c e et a s s u r a n t u n e s u r p r o f o n d e u r d a n s la p a r t i e c e n t r a l e d u p l a f o n d , s u r p r o f o n d e u r r é a l i s é e t o u t en r e s t a n t à l ' e x t é r i e u r d e la p e n t e n a t u r e l l e d u t e r r a i n .
L e s r e m a r q u e s p r é c é d e n t e s n e p r é t e n d e n t p a s é p u i s e r le s u j e t . D e n o m b r e u s e s o b s e r v a t i o n s e n n a t u r e , a i n s i q u 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 e n l a b o r a t o i r e , s e r a i e n t e x t r ê m e m e n t i n t é r e s s a n t s p o u r d o n n e r p l u s d e v a l e u r s n u m é r i q u e s r e l a t i - v e s a u x p h é n o m è n e s d é c r i t s ; m a i s il s e m b l e q u e , d a n s c h a q u e c a s p a r t i c u l i e r , la r e c h e r c h e d e la s o l u t i o n la p l u s é c o n o m i q u e d ' a m é l i o r a t i o n d ' u n c a n a l d e v r a i t p e r m e t t r e d e d é t e r m i n e r le t y p e d e p r o t e c t i o n d e s b e r g e s a d é q u a t , l a d i s t a n c e à la-
q u e l l e il d o i t ê t r e r é a l i s é à p a r t i r d e l ' a x e d e la c u v e t t e , et l ' i n f l u e n c e q u a n t i t a t i v e d e la v i t e s s e - l i m i t e a u t o r i s é e a u x p é n i c h e s , s u r les d é p e n s e s de p r o t e c t i o n ou d ' e n t r e t i e n .
D I S C U S S I O N Président : M. de R O U V I L L E
M. le P r é s i d e n t i n d i q u e que cette c o m m u n i c a t i o n a déjà été p r é s e n t é e à la Section d ' H y d r a u l i q u e F l u v i a l e et M a r i t i m e ; il félicite M. L H E R M I T T E p o u r la q u a l i t é de son exposé où l'on t r o u v e des observations qui o u v r e n t la porte, soit à d ' a u t r e s essais, soit à des réflexions.
M. Georges " V V E I L , P r é s i d e n t , Directeur Général de la Compagnie Générale de T r a c t i o n sur les Voies Naviga- bles, Membre de la Section d ' H y d r a u l i q u e F l u v i a l e et Maritime, d o n n e l e c t u r e de la l e t t r e ci-après, qu'il a
adressée à M. de R O U V I L L E , P r é s i d e n t de cette Section, après la r é u n i o n du 28 F é v r i e r 1957, à l a q u e l l e M. L H E H - M I T T E a v a i t déjà p r é s e n t é cette c o m m u n i c a t i o n .
Lettre de M. Georges WEILL, en date du 4 juin 1957.
Mon cher P r é s i d e n t ,
Vous avez très j u d i c i e u s e m e n t et i m m é d i a t e m e n t fait c o n s t a t e r (12° de vos r e m a r q u e s ) que les r é s u l t a t s de
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l a c o m p a r a i s o n e n t r e p é n i c h e s t r a c t é e s et automoteurs s e m b l a i e n t c o n t r a i r e s à l'opinion de c e r t a i n s spécialistes.
C'est p o u r éviter des j u g e m e n t s s ' é c a r t a n t de l'expérien- ce de spécialistes, q u e j e crois u t i l e d ' i n t e r v e n i r p o u r ne p a s l a i s s e r s'accréditer des o p i n i o n s , a p p a r e m m e n t s a n s b a s e s réelles suffisantes.
Du point d e v u e d e s principes
1" Les essais ont été e n t r e p r i s , selon l ' a u t e u r d u m é - m o i r e , d a n s le b u t d ' é t u d i e r l'efficacité de c e r t a i n s d i s - positifs de r e v ê t e m e n t p o u r l u t t e r c o n t r e l'érosion des berges. Il en a été t i r é des conclusions s u r la c o m p a - r a i s o n des érosions dues a u x b a t e a u x a u t o m o t e u r s et t r a c t é s . L ' a u t e u r sera c e r t a i n e m e n t le p r e m i e r à recon- n a î t r e q u e ses conclusions n e p e u v e n t p a s avoir la v a l e u r de celles q u i r é s u l t e r a i e n t d'essais a y a n t p o u r but. essen- tiel la c o m p a r a i s o n des modes de p r o p u l s i o n , c a r de tels essais a u r a i e n t c e r t a i n e m e n t été p o u r s u i v i s de façon différente.
2" C'est a i n s i q u e le choix des formes de b a t e a u x soumises a u x essais est différent d a n s l'un et l ' a u t r e cas (coefficient 0,98 p o u r les t r a c t é s et 0,945 p o u r les a u t o - m o t e u r s ) .
3" E t l'on i n d i q u e p a r a i l l e u r s q u e les p é n i c h e s à coefficient 0,98 n e sont pins u t i l i s é e s s u r n o s c a n a u x !
4° Enfin, il semble q u e , a u t a n t il est insisté s u r l'avan- tage d u c r e u s e m e n t des c a n a u x p a r hélice de l ' a u t o m o - teur, chargé, a u t a n t les dégâts causés p a r l ' a u t o m o t e u r lège, s'ils sont signalés, le sont avec u n e certaine discrétion.
Du point d e v u e d e s faits
1" Si les essais ont été réalisés en p a r o i s verticales, (comme vous l'avez bien c o n s t a t é (1° de vos r e m a r q u e s ) , et si l ' a u t e u r du r a p p o r t r e c o n n a î t q u e ce procédé est suffisant en ce q u i concerne l a réflexion des ondes, il est précisé en m ê m e t e m p s q u e le b u t de l'étude était de vérifier l'efficacité d u r e v ê t e m e n t . P o u r t a n t , il en d é - d u i t d ' a u t r e s conséquences. Or en fait, les c a n a u x sont encore, de façon générale, établis avec des berges en p e n t e .
2" Les essais correspondent à u n e p r o f o n d e u r d'eau de 2,60 m et à u n enfoncement du b a t e a u de 2,20 m. En fait, combien de voies navigables profitent-elles a c t u e l l e - m e n t d ' u n e telle p r o f o n d e u r d'eau p e r m e t t a n t la n a v i g a - tion à 2,20 m ?
3" Les croisements o n t t o u j o u r s été provoqués au m ê m e e n d r o i t ; or, en fait, les c r o i s e m e n t s se produisent, n ' i m p o r t e où..
4° Il est précisé q u e le c r e u s e m e n t d u c a n a l est a u m o i n s a u s s i i n t é r e s s a n t q u e l'élargissement. On p e u t l'accepter p o u r le C a n a l d e Suez ou p o u r u n c a n a l géné- r e u s e m e n t c o n d i t i o n n é . Ce n'est p e u t - ê t r e pas le cas de n o t r e r é s e a u v é t u s t é . En fait, en 1925, j e crois m e r a p p e - ler q u ' u n service de r e m o r q u a g e fut i n s t a l l é s u r le Canal de B o u r b o u r g près d e Dunlcerque. Très r a p i d e m e n t , la section p r i t u n profil p r e s q u e t r i a n g u l a i r e ; les matériaux mis en suspension se d é p o s a i e n t le long des berges et le.
c r o i s e m e n t r é g u l i e r des b a t e a u x n e p o u v a i t p l u s se faire.
Il fallut d'urgence changer la m é t h o d e d ' e x p l o i t a t i o n et remplacer les r e m o r q u e u r s p a r des t r a c t e u r s .
5° Nulle p a r t n ' e s t i n d i q u é e la vitesse de circulation a d o p t é e a u c o u r s des essais. On n e m e n t i o n n e la vitesse de 4 K m / h q u ' a u m o m e n t des croisements et elle est a l o r s considérée c o m m e « a l l u r e r é d u i t e ». On peut donc supposer q u e la vitesse de circulation adoptée h o r s des c r o i s e m e n t s était n e t t e m e n t s u p é r i e u r e . En fait cette, d e r n i è r e vitesse, s u p é r i e u r e à 4 K m / h , est-elle p r a t i q u e - m e n t r é a l i s a b l e avec les c a r a c t é r i s t i q u e s choisies poul- ies péniches t r a c t é e s d ' u n coefficient 0,98?
6" Q u a n t à l'érosion p l u s forte p a r a u t o m o t e u r s en des points p a r t i c u l i e r s (abords des écluses, t o u r n a n t s de la voie navigable, p o i n t s de r e p r i s e de vitesse, etc..) elle est n e t t e m e n t i n s c r i t e d a n s .les faits p a r l'aspect des écluses, p a r exemple a u cours d e chômage des c a n a u x . Sans m ê m e ê t r e spécialistes, et en d e h o r s des i n g é n i e u r s , tous les u s a g e r s le savent.
Telles sont les o b s e r v a t i o n s q u ' o n p e u t t i r e r d ' u n e p r e m i è r e lecture du m é m o i r e ; il peut y en avoir d ' a u - t r e s q u ' u n e é t u d e p l u s poussée p o u r r a i t révéler.
En t o u t cas, l'objet de m a l e t t r e n ' a p a s p o u r b u t d e soulever u n « i n c i d e n t » , m a i s s i m p l e m e n t d'éviter des conclusions d ' o r d r e p r a t i q u e à la suite d'essais s u r m o - dèles r é d u i t s q u i n ' e n g l o b e n t p a s la t o t a l i t é des faits réels.
Veuillez croire, m o n cher P r é s i d e n t , à mes s e n t i m e n t s les p l u s c o r d i a u x .
M . Georges W E I L a j o u t e v e r b a l e m e n t q u e la p l u p a r t des c a n a u x sont à section t r a p é z o ï d a l e , et n o n r e c t a n - gulaire, q u e l e u r s berges sont r e v ê t u e s de sable g r a n u - leux ou de végétation, donc assez différentes de celles m o n t r é e s s u r les p h o t o g r a p h i e s ; il l u i semble assez difficile d.e d é t e r m i n e r e x a c t e m e n t le r é s u l t a t d u p a s s a g e d ' u n a u t o m o t e u r d o n t l'hélice n e m e s u r e q u e 1,90 m de d i a m è t r e s u r des modèles aussi r é d u i t s q u e ceux q u e M. L H E R M I T T E a e x p é r i m e n t é s ( s i m i l i t u d e de F r o u d e ) et à la suite du passage de 30 b a t e a u x , ce q u i c o r r e s p o n d , par exemple, a u trafic du Canal de S a i n t - Q u e n t i n en 1/4 de j o u r n é e . En conclusion, M . Georges W E V L n e m e t p a s en doute les r é s u l t a t s scientifiques des essais r e l a t é s p a r M. L H E R M I T T E , m a i s il fait t o u t e s réserves s u r la t r a n s - position de ces r é s u l t a t s s u r u n p l a n v i v a n t cl m o b i l e , c o m m e celui des c a n a u x et des b a t e a u x .
M. le P r é s i d e n t r e m a r q u e toutefois q u e les essais d e l a b o r a t o i r e d o n n e n t en général d e b o n s r é s u l t a t s p r a t i - ques, n o t a m m e n t p o u r les p r o b l è m e s d ' h y d r a u l i q u e m a - r i t i m e ; il faut, é v i d e m m e n t d a n s c e r t a i n s c a s , p r e n d r e u n e échelle assez g r a n d e p a r e x e m p l e , 1/12 a u lieu de 1/25, d a n s le cas des p e r r é s du Canal de Suez. Il semble, d ' a i l l e u r s , très difficile d ' é t u d i e r u n p h é n o m è n e d o n n é , comme le croisement de b a t e a u x , la c o m p a r a i s o n de l ' a u t o m o t e u r avec les péniches, a u t r e m e n t q u e s u r u n modèle. En ce qui concerne le c r e u s e m e n t des c a n a u x p a r le fait du passage des a u t o m o t e u r s , il e s t c u r i e u x de c o n s t a t e r q u e le canal de B o u r b o u r g s'est creusé en t r i a n g l e a l o r s q u e le canal d e Suez p r e n d la f o r m e « en cuiller ».
M. L H E R M I T T E r é s u m e la l e t t r e ci-après q u ' i l a adressée le 24 j u i n à M. le P r é s i d e n t de R O X T V I L L E , en r é p o n s e a u x r e m a r q u e s de M. W E I L .
Réponse de M. LHERMITTE :
1. — VALEUR DES CONCLUSIONS SUR LA COMPABAISON DES ÉROSTONS DUES AUX RATEAUX AUTOMOTEURS ET TRACTÉS. | ;
Réponse au 1" : Point d e v u e d e s principes el au 1" : Point de v u e d e s f a i t s .
Les essais effectivement effectués d a n s le but. d ' é t u d i e r ï'efficacité de c e r t a i n s dispositifs de r e v ê t e m e n t p o u r l u t t e r contre l'érosion des berges, o n t également, été ef- fectués à t i t r e de c o m p a r a i s o n s u r des sections non revêtues, a i n s i qu'il est bien précisé d a n s l a c o m m u n i - cation.
Les o b s e r v a t i o n s q u e n o u s a v o n s faites à ce p r o p o s ont p e r m i s d ' é t a b l i r c e r t a i n s faits peu c o n n u s q u e n o u s avons cru b o n de verser a u dossier d u p r o b l è m e de l'éro- sion des voies n a v i g a b l e s . Ils o n t , en p a r t i c u l i e r , fait a p p a r a î t r e le fait f o n d a m e n t a l et, j e crois, j a m a i s m i s en l u m i è r e de façon évidente, à savoir q u e les p é n i c h e s
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