LA H O U I L L E B L A N C H E
Revue générale des Forces Hydro - Electrique^
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la H o u i l l e b l a n c h e la transformera.
3e A n n é e . — Décembre 1904. N o \<i
APPAREIL RÉPARTITEUR DES EAUX
E N T R E P L U S I E U R S B A S S I N S
Nous mettons sous les yeux de nos lecteurs la très intéressante com- munication suivante qui, nous en sommes convaincus, les intéressera grandement.
Grenoble, le 8 novembre 1904.
Monsieur le Rédacteur en chef de La Houille Blanche, Le Congrès de la Houille Blanche a eu l'occasion de voir à Lau- cey, en 1902, un appareil établi p a r M. Berges pour j a u g e r le débit du ruisseau p a r une fraction m i n i m e de son ensemble.
L'idée de fractionner le débit en un n o m b r e plus ou - moins grand de parties égales n'est p a s nouvelle. Elle a été souvent énoncée, m a i s l'application en est difficile par suite de l'influence des parois q u e l'on ne peut éliminer qu'en réalisant u n e disposi- tion parfaitement s y m é t r i q u e p a r r a p p o r t à un axe ou à un point.
A ce point de vue, les lecteurs de La Houille Blanche t r o u v e - ront p e u t - ê t r e q u e l q u e intérêt à connaître une. application de ce principe de la s y m é t r i e par r a p p o r t à un axe, que j ' a i été conduit ù réaliser p r é c i s é m e n t d a n s les vallées de Lancey et de Domône pour o p é r e r un p a r t a g e des eaux entre ces deuK vallées. Vous en trouverez la description d a n s la note ci-jointe.
J'ajouterai que c'est cette application qui a suggéré à M. Ber- ges père la pensée de la r e n o u v e l e r d a n s son usine en l'étendant du triangle, qui s e r t de base dans le cas q u e j e cite, à un polygone et finalement à un cercle p o u r v u de n o u v e r t u r e s s y m é t r i q u e s . On p o u r r a i t l'appliquer souvent, car il ne m a n q u e pas de cas où cette disposition peut être é c o n o m i q u e m e n t réalisée. C'est pour ce motif que j e me p e r m e t s de vous faire h o m m a g e de ma noie de 1898 (l'appareil r é p a r t i t e u r r e m o n t e h l'année 1891) avec l'espoir que la lecture p o u r r a intéresser les abonnés de v o t r e Revue.
Veuillez agréer, Monsieur, l'assurance de mon bien sincère dévouement.
R . D E L A B R O S S E ,
Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées.
P. S. — Je. puis v o u s dire que l'appareil donl traite cette note fonctionne depuis 1894 d'une façon régulière sans exiger aucun entretien s p é c i a l .
Les eaux du massif m o n t a g n e u x de Belledonne sont depuis longtemps utilisées par l'industrie et leur valeur devient de p l u s en plus g r a n d e à mesure que les emplois de l'énergie hydraulique se perfectionnent et se multiplient.
Le versant de la vallée de l'Isère, moins escarpé et plus peuplé que celui de l'Oisans, est sillonné de profondes c o u - pures transversales dont les principales encaissent les ruis- seaux de D o m è n e , L a n c e y , L a v a l , Tencin, etc., à «débits essentiellement variables avec les s a i s o n s .
E n hiver, lorsque le froid sévit sur les h a u t e u r s , e t vers la fin de l'été après la fonte des dernières neiges, la plupart de
ces cours d'eau sont à sec ou réduits a un volume insigni- fiant. P e n d a n t le reste de l'année, au contraire, ils roulent des masses importantes et font mouvoir de nombreux m o u l i n s , scieries, etc.
Ces variations sont évidemment défavorables à l'utilisa- tion de leur puissance mécanique, les usines devant régler leurs m o t e u r s et leur production sur le débit m i n i m u m susceptible de d u r e r souvent pendant plusieurs mois et toujours plusieurs semaines.
O r , il est arrivé, à une époque déjà ancienne, que les industriels des deux vallées voisines de Domène et de L a n - cey sont entrés en compétition pour l'usage des eaux issues des lacs D o m é n o n s . La pente naturelle des lieux les condui- sait à Revel et Domène par le vallon de la P r a t et de l ' O u r - sière, mais il suffisait de modifications insignifiantes et de quelques heures de travail pour en détourner une p r o p o r - tion i m p o r t a n t e vers le lac Crozet et le vallon de Lan- cey ( i ) . La tentation devait donc être forte pour les habi- tants de ce vallon de s'attribuer quelque peu des eaux sura- bondantes qui descendaient par la P r a t dans la direction de Domène, surtout à une époque où l'on était loin de profiter autant qu'aujourd'hui des moindres filets d'eau. Aussi semble-t-il que des entreprises de ce genre aient été tentées anciennement déjà et à plusieurs reprises. Les successeurs de ceux qui les ont pratiquées les premiers devaient en bénéficier plus qu'on n'aurait pu le supposer au début. Les usines se développaient à Domène comme à Lancey et les industriels des deux vallées ne tardèrent pas à se disputer des eaux qui leur devenaient chaque jour plus précieuses.
La guerre a d u r é vingt ans, elle a été fort vive quand la saison faisait baisser les débits et elle s'est déroulée (2) tant sur les lieux par les moyens violents que devant les tribu- naux p a r l e s moyens juridiques. Elle a pris fin le 2 juillet
1884 par un arrêt de la Cour de Grenoble qui a reconnu aux intéressés de Lancey le droit de conserver définitive- ment les eaux dont ils étaient devenus possesseurs par une longue jouissance et qui leur étaient acquises par p r e s - cription.
{1} Le point favorable pour ce détournement est situé un peu au- dessus du col de la Prat, sur la droite du sentier des lacs Domé- nons, immédiatement au-dessus de la première chute du ruisseau et vers l'altitude de 2 3oo mètres.
( 2 ) Les adversaires entretenaient dans la région litigieuse des compagnies d'ouvriers qui détruisaient mutuellement leurs ouvrages;
il n'était pas rare que les rigoles ouvertes un jour fussent comblées la nuit suivante par l'autre parti; l'été se passait ainsi en querelles de tous les instants.
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1904075
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Cet arrêt répartit le débit entre les deux vallées à raison des deux tiers p o u r Domène et de un tiers p o u r Lancey, mais en limitant celui-ci à un m a x i m u m de boo litres par seconde. C'est seulement en 1894 que les intéressés se sont entendus pour clore une bonne fois toute discussion et p o u r appliquer d'une façon pratique l'arrêt de la Cour. Ils v o u l u r e n t bien s'en remettre au soussigné pour l'étude des dispositions à prendre et pour l'exécution des ouvrages nécessaires et renoncèrent d'un c o m m u n accord à l'applica- tion de la clause du maximum dans le cas où elle compli- querait les travaux ou augmenterait notable-
m e n t les dépenses ( t ) .
Le problème à résoudre était donc le]sui- vant :
i° P a r t a g e r d'une façon p e r m a n e n t e le débit variable du ruisseau des D o m é n o n s à • raison des 2/3 p o u r D o m è n e .et i / 3 p o u r L a n c e y ,
20 Réserver p o u r l'avenir la possibilité de limiter à 5oo litres par seconde la p a r t de Lancey sans rendre nécessaires des modifica- tions importantes des premiers ouvrages.
Il fallait proscrire tout appareil délicat ou exi- geant une intervention périodique de l ' h o m m e , n'employer que des matériaux faciles à t r o u - ver sur place ou à transporter à dos de m u l e t , comb-ner le tout de telle façon que les o u v r a - ges ne fussent ni-fragiles ni même t r o p facile- m e n t accessibles pour les p r o m e n e u r s et les bergers, avoir égard au climat rigoureux de la région, à l'action prolongée des gelées, enfin arrêter le p r o g r a m m e et le mettre à exécution pendant la courte d u r é e de l'été de Belledonne.
La première visite des lieux est du 12 juin 1894, mais une forte t o u r m e n t e de neige e m -
pêcha ce jour-là de les bien reconnaître et l'on dut se b o r n e r à fixer à peu près l'emplacement de l'ouvrage d o n t le tracé n'eut lieu q u e le 5 juillet. Les travaux, commencés le lendemain, furent terminés le 10 octobre.
Cet ouvrage est conçu c o m m e il suit :
L'on a divisé en trois parties égales le débit du ruisseau et l'on a réuni deux parts sur le versant de D o m è n e , la troisième étant dirigée sur celui de Lancey. L a division par tiers se trouve ainsi réalisée-, q u a n t à la limitation de la dernière part à 5oo litres, elle a été laissée m o m e n t a n é m e n t de côté conformément à ce qui a été expliqué, mais les choses sont disposées de telle façon que l'on puisse, q u a n d on le voudra et au moyen d'ouvrages supplémentaires peu coûteux, limiter effectivement cette part à 5oo litres c o m m e l'a prescrit la C o u r . On expliquera plus loin c o m m e n t .
La division d'un débit variable par tiers n'est pas exempte de certaines difficultés; si l'on emploie des orifices pratiqués d a n s une m ê m e paroi plane, celui du milieu ne débite pas le m ê m e volume que les orifices latéraux parce que la con-
- ( 1 ) C'est par un compromis du 1 1 mai 1 8 9 4 que les intéressés donnèrent mission au soussigné d'appliquer l'arrêt de la Cour et c'est le 1 8 juin qu'ils reconnurent inutile de s'occuper de la clause du maximum, le débit total ne dépassant 1 5oo litres que dans des cas exceptionnels où il y a surabondance.
traction des filets liquides est inégalement influencée par les parois. P o u r éviter cette cause d'erreur, l'on a eu recours à u n e disposition symétrique par r a p p o r t à un axe vertical, ayant p o u r base un triangle équilatéral : les eaux, réunies dans un canal découvert A C (Voir la fig. 1 ) , e n t r e n t par un aqueduc voûté C D et r e m o n t e n t verticalement dans le puisard D, au s o m m e t duquel elles s'échappent p a r trois déversoirs égaux et s y m é t r i q u e m e n t disposés a u t o u r de son axe. On évite ainsi l'action p e r t u r b a t r i c e des parois latérales inégalement écartées des orifices.
Fig. 1. —• Plan de l'appareil répartiteur des eaux.
C h a q u e déversoir se compose d ' u n e tôle découpée en forme de trapèze E H H E ( F i g . 2) encastrée dans la ma- ç o n n e r i e ; cette disposition a p o u r but d ' a u g m e n t e r la hau- t e u r de la lame déversante p e n d a n t les basses eaux ( 1 ) et de r e n d r e moins facile l'arrêt des corps flottants q u i , en s'accro- chant au déversoir, p o u r r a i e n t en altérer le fonctionnement.
Les déversoirs sont déversés deux à deux p a r des trop- pleins L qui r a m è n e n t s u r le versant de D o m è n e t o u t ce qui s'écoule s u r leurs crêtes. Il en résulte qu'en temps ordinaire, le débit se partage bien en trois parts égales p a r raison de symétrie, et q u ' e n cas de crue, à p a r t i r de l'instant où l'eau atteint le niveau des t r o p - p l e i n s , u n excédent p r o p o r t i o n - nellement considérable est dirigé sur D o m è n e .
Les trop-pleins L sont arasés à om2 6 8 a u - d e s s u s du milieu H H des déversoirs. Le jour où l'on voudra appliquer la clause du m a x i m u m et limiter à 5oo litres p a r seconde la part de Lancey, il suffira d'abattre les côtés d u trapèze sui- vant la ligne G G, car la formule de l'écoulement en déver- soir d o n n e , p o u r un d é v e l o p p e m e n t de 2 mètres et une charge de om2 6 8 , u n d é b i t d e :
1,80 X 2™oo X 0,268 ( / " 0 , 2 6 8 = omc5oo
( 1 ) Avec le profil E G G E, la lame d'eau, répartie sur une lon- gueur G G = 2 m. aurait moins de hauteur qu'elle n'en a avec le profil E H H E qui la concentre vers sa base H H = o,5o.
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P o u r u n e solution rigoureuse, il faudrait encore à la vérité q u e la h a u t e u r de la lame déversante ne dépassât jamais om2 6 8 , car tout excédent de charge entraîne n a t u - rellement un excédent de débit, mais l'on p o u r r a y arriver par a p p r o x i m a t i o n s successives en limitant d'abord à
i 5oo litres le volume qui pénètre dans le canal d'amenée au moyen de d e u x d é s e r v o i r s supplémentaires de telle façon que les trop-pleins L n'aient pas ou peu à fonctionner. Le premier de ces déversoirs supplémentaires (Régulateur) aurait un développement de 12 mètres, le second (Distribu- teur) en aurait un de 4 mètres c o m m e on le voit sur la fig. 3. Le d é b i t m a x i m u m s u r le seuil de ce dernier, tou- jours d'après" la même formule, serait en effet :
1,80 X 4mo o X 0^35 [/ o,35 = i™=5oo.
Ainsi, en ajoutant aux o u - vrages actuels les deux déver- soirs supplémentaires d o n t il vient d'être question et sans rien d é m o l l i r , on limitera à
1 5oo litres le v o l u m e qui pénètre d a n s le r é p a r t i t e u r , le régulateur rejetant le s u r p l u s vers D o m è n e .
E n cas de très g r a n d e crue cependant, les eaux p o u r r o n t encore s'élever a u - d e s s u s de la crête du r é g u l a t e u r et d é - passer sur le d i s t r i b u t e u r la charge de om3 5 qui correspond (avec sa longueur de 4 m . ) au débit de t 5oo litres. L'exac- titude n'est donc pas absolue
facilement reconnaître combien exceptionnelle serait u n e crue q u i , u n e fois ces dispositions complémentaires réali- sées, donnerait sur Lancey un volume sensiblement s u p é - rieur à 5oo litres. O n s'est borné à indiquer ainsi le moyen de limiter le débit sur Lancey suivant ce qu'a prescrit la C o u r , les intéressés l'appliqueront quand ils le jugeront utile, mais il paraît peu probable qu'ils aient jamais u n intérêt sérieux à y recourir ; p o u r le m o m e n t et suivant ce qu'ils ont convenu par leurs accords du 18 juin 181)4, 'a
répartition se fait simplement p a r tiers sans condition de m a x i m u m .
L'ouvrage répartiteur est formé d'une enveloppe M N P en maçonnerie (fig. 2) à joints apparents d'où les eaux s'échappent par trois orifices F F , J J , R R, disposés en
Fig, 2. — Coupe verticale de l'appareil répartiteur.
ÙDci
Fig. 3. — Régulateur de débit- mais les trop-pleins du r é p a r t i t e u r corrigeront c o m m e on vient de le voir l'erreur commise p a r excès et achèveront de ramener aux environs de 5oo litres, sinon exactement à ce m a x i m u m , la part finale de Lancey.
E n construisant la c o u r b e des débits régularisés par la série de déversoirs q u e l.'on vient de décrire» l'on peut
siphons afin d'éviter la c i r c u - lation de l'air à l'intérieur et d'atténuer les effets du froid.
A cet effet, en arrière de cha- que orifice voûté, u n e tôle plongeante intercepte rigou- reusement le passage de l'air.
Le tout est recouvert de voûtes en béton de ciment portées sur u n e ossature en acier. Les poutres ont été combinées de façon à n'éprouver aucun ef- fort supérieur à 10 kilos par millimètre carré sous l'action des charges permanentes et d'une surcharge de neige de 2 mètres de h a u t e u r . Les fers ont reçu plusieurs couches de p e i n t u r e .
T o u t e s les pièces métalli- ques ont subi â l'usine un mon- tage provisoire à l'exception des deux poutres principales dont le poids considérable (180 kilos) eût t r o p compliqué le t r a n s p o r t , ces deux pièces ont donc été fabriquées à pied d'oeuvre au moyen d'une âme en tôle rivée à q u a t r e corniè- res suivant un profil correspondant à la résistance q u i vient d'être indiquée ( r o k. par m m2) .
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L'ouvrage est fermé de toutes parts, on peut cependant y pénétrer par une trappe en tôle emboutie ménagée à la partie supérieure et fermée au moyen d e deux cadenas dif- férents dont les clefs ont été remises respectivement aux deux parties de telle sorte que la t r a p p e ne puisse être ouverte qu'avec leur consentement m u t u e l . U n e couche de terre gazonnée recouvre l'ensemble.
Les dépenses ont atteint le chiffre de 12 200 francs. Il est considérable eu égard à l'importance des travaux exécutés qui comprennent environ 60 mètres cubes de maçonnerie ou de béton et 1 600 kilos de fer ou d'acier. P o u r s'expli- quer l'élévation des dépenses, il faut retenir que les condi- tions d'exécution étaient absolument anormales et différentes de celles que l'on est habitué à rencontrer.
Ainsi le ciment qui vaut dans la vallée de l'Isère environ 4 ou 5 francs les 100 kilos (suivant la qualité) revenait à pied d ' œ u v r e à 17 ou 18 francs ; l'on en a employé 22000 k i l o s ; il a fallu créer le chemin d'accès ; les terrasse- ments et autres travaux étaient payés à l'heure, aucun entrepreneur n'ayant voulu se charger à prix fait de tra- vaux aussi exceptionnels et, commeles déblais comportaient l'extraction de blocs de rocher volumineux et l'emploi de la mine, le travail quotidien, malgré la surveillance organisée, n'était pas considérable ; les m a n œ u v r e s étaient payés 0 fr. 5o l'heure, les mineurs 0 fr. 60, les maçons o fr. 70, la journée d'un mulet 12 francs. Le mètre cube de m a ç o n - nerie au ciment est revenu à i 5 o francs ; à titre de compa- raison l'on peut compter q u ' u n e maçonnerie semblable dans la plaine de Grenoble aurait coûté environ 5o francs, les transports à 2 3oo mètres d'altitude ont donc triplé le prix de r e v i e n t ; la majoration aurait été encore plus forte s'il avait fallu remonter de la vallée de l'Isère le sable c o m m e le ciment (1), mais l'on a pu fort heureusement trouver sur place un sable à peu près satisfaisant ainsi que le gravier p o u r béton et la totalité de la pierre.
L ' e x e m p l e de l'ouvrage du partage des eaux montre dans quelle proportion les conditions économiques du travail se modifient avec l'altitude et la distance aux centres d ' a p p r o - visionnement, il ne paraît pas sans quelque intérêt à une époque où les constructions en m o n t a g n e se multiplient (refuges alpins, prises d'eaux industrielles, ouvrages mili- taires, etc.) et nous espérons que l'exposé qui vient d'en être donné pourra peut-être quelquefois être consulté avec fruit.
Depuis sa construction qui r e m o n t e à q u a t r e ans aujour- d'hui, l'ouvrage n'a éprouvé aucune avarie et il semble permis d'espérer que, m o y e n n a n t un léger entretien, notamment la visite et la p e i n t u r e périodiques des fers, il pourra se maintenir dans des conditions satisfaisantes.
Grenoble, le 20 n o v e m b r e 1898.
R . D E L A B R O S S E ,
Ingénieur en chef de* Ponts et Chaussées,
(i) Dans la construction du fort du] Saint-Eynard (1 3oo m. d'alti- tude), l'on a dû payer 3o francs le mètre cube de sable remonté de la vallée de l'Isère où il vaut couramment 3 francs.
Chemin île fer Électrique Montreux-Oberland Bernois
D a n s s o n important- article s u r le chemin de fer élec- trique de la Valteline (1), M. Courbier n o u s montrait, par u n exemple devenu classique, le c o u r a n t t r i p h a s é triom- p h a n t du c o u r a n t continu qui j u s q u ' a l o r s avait été. presque e x c l u s i v e m e n t employé p o u r la traction électrique. Nous a v o n s c r u i n t é r e s s a n t de décrire ici l'installation du che- min de fer électrique Montreux-Oberland Bernois où, a p r è s une étude approfondie, le c o u r a n t continu a été préféré m a l g r é la l o n g u e u r assez g r a n d e du p a r c o u r s (62 k m s de Montreux à Zweisimmen) et m a l g r é la p u i s s a n c e assez considérable des a u t o m o t r i c e s (160 HP p o u r les anciennes et 260 HP p o u r les nouvelles).
Avec le triphasé on a bien l ' a v a n t a g e très appréciable d'avoir a u t o m a t i q u e m e n t , en r a m p e c o m m e en palier, une vitesse des t r a i n s à peu p r è s constante s a n s recourir à un freinage m é c a n i q u e et d'éviter ainsi d a n s les descentes u n e g r a n d e u s u r e des b a n d a g e s et des s a b o t s . Cet avan- t a g e n'est c e r t e s p a s à d é d a i g n e r p o u r un chemin de fer présentant de l o n g u e s et fortes r a m p e s , c o m m e c'était le cas.
Un a u t r e a v a n t a g e des m o t e u r s à c o u r a n t triphasé réside d a n s la disparition d u collecteur, point délicat des m o t e u r s à c o u r a n t continu, a v a n t a g e qui m a i n t e n a n t est en somme a s s e z faible c a r on a r r i v e t r è s bien, à l'heure actuelle, avec u n e construction soignée et un m o t e u r bien étudié, à éta- blir d e s collecteurs p o u v a n t fournir un long el pénible service.
Fig. i. — Profil en long de la ligne.
Il est en o u t r e possible, a v e c le triphasé, de restituer a u x descentes, l o r s q u e les m o t e u r s t o u r n e n t a u - d e s s u s du s y n c h r o n i s m e , u n e partie de l'énergie à la station géné- r a t r i c e ; m a i s le principal a v a n t a g e du triphasé se trouve d a n s les s t a t i o n s de t r a n s f o r m a t i o n d e v e n u e s infiniment plus simples, d'un p r i x d ' é t a b l i s s e m e n t bien inférieur et d'un entretien t r è s réduit, u n e surveillance permanente n'étant p a s n é c e s s a i r e .
Enfin, c o m m e p o u r le c h e m i n de fer de la Valteline et la ligne d'essai de Marienfeld à Zossen, l'emploi pratique de la h a u t e t e n s i o n directement d a n s les v o i t u r e s permet, p o u r les lignes de long p a r c o u r s , u n e réduction importante des frais d'établissement p a r la diminution du poid^ de c u i v r e des c o n d u c t e u r s et la s u p p r e s s i o n ou le plus grand e s p a c e m e n t des s o u s - s t a t i o n s , t o u t en p e r m e t t a n t l'emploi de locomotives de g r a n d e p u i s s a n c e .
Malgré ces a v a n t a g e s , les conditions locales ont fait pré- férer le c o u r a n t c o n t i n u à la tension de 750 volts pour le chemin de fer de Montreux-Oberland Bernois.
Les fortes variations d u profil en long a u r a i e n t exigé p o u r les m o t e u r s t r i p h a s é s l'adoption de d e u x vitesses différentes : soit e n couplant d e u x m o t e u r s en cascade, ce qui a u r a i t d o n n é un r e n d e m e n t assez médiocre à moins d'employer c o m m e à la Valteline u n e faible fréquence;
soit en faisant v a r i e r le n o m b r e des pôles d e s moteurs, m a i s on tombait a l o r s d a n s u n e t r è s g r a n d e complication
il) Voir La Houille Blanche d'octobre 1903.
