¿5 0 t
0,00 — 12,4 8,25
0,10 — 9,6 11,52
0,20 — 7,0 14,80
0,30 - 4,4 18,
0,45 0,00 23,
1,00 14,5 4 1 ,
1,2 20 47,5 régime de
1,2
m a r c h e
1,32 23 51,40 limite d'élas
1,32
ticité de la tôle
1,50 23 60,6
2
23 86,2,40 23 106,6 (100 % d e
surpression)
3 23 136,
3,45 23 160, r u p t u r e .
L e g r a p h i q u e (2) est la r e p r é s e n t a t i o n de ces relations.
Installation d'accumulation hydraulique du Lac Noir
par E . J A Q U E T .
L ' a c c u m u l a t i o n h y d r a u l i q u e p a r p o m p a g e est actuellement l'objet de plusieurs p r o j e t s , e n F r a n c e ; l'installation des lacs Blanc et Noir d a n s les Vosges en est la première g r a n d e réali
sation. L a Société des Forces Motrices d u H a u t - R h i n a v a i t déjà r e c o n n u depuis de n o m b r e u s e s années l ' i n t é r ê t de combiner u n e usine t r a v a i l l a n t au fil de l'eau sur le R h i n avec une instal
l a t i o n d ' a c c u m u l a t i o n p a r p o m p a g e ; l'usine du lac Noir a é t é c o n s t r u i t e dans ce b u t , p o u r valoriser les résidus d'énergie de l'usine de K e m b s c o n s t r u i t e p a r la Société E n e r g i e Electrique d u R h i n , usine d o n t l ' i n a u g u r a t i o n a eu lieu l ' a u t o m n e dernier, en présence d u P r é s i d e n t de là R é p u b l i q u e .
A Pouest de Colmar, presque sur la crête des Vosges, se trou
v e n t d e u x bassins n a t u r e l s , les lacs Blanc et Noir, a y a n t u n e différence de n i v e a u d'environ 115 m . en m o y e n n e et situés à u n e distance horizontale d'environ 1 k m . l ' u n de l ' a u t r e . L e massif s é p a r a n t ces d e u x lacs est e n t i è r e m e n t en granit. Ces conditions locales favorables, ainsi que la p r o x i m i t é de réseaux de distribution i m p o r t a n t s , conduisirent à choisir cet endroit p o u r l'établissement d ' u n e installation d ' a c c u m u l a t i o n h y d r a u lique p a r p o m p a g e . A u d é b u t des t r a v a u x , u n e nouvelle société a été constituée, la Société H y d r o - E l e c t r i q u e des Vosges, avec siège social à Mulhouse, p o u r s'occuper de la construction et de l'exploitation de c e t t e i n s t a l l a t i o n ; c e t t e Société a confié l'exécution des t r a v a u x , de génie civil à u n Consortium de trois grandes entreprises (Société des G r a n d s T r a v a u x de Marseille,
Société Maison Fougerolles Frères, Société Générale d'Entre
prises).
I . — G É N É R A L I T É S .
Les figures 1 et 2 (1) r e p r é s e n t e n t le p l a n et le profil de l'ins
t a l l a t i o n . L ' e a u v e n a n t d u réservoir a m o n t , le lac Blanc, passe p a r u n e galerie b é t o n n é e de 5 m . 50 de d i a m è t r e et u n e conduite forcée de 4 m . 60, disposée en p a r t i e en galerie d a n s Je rocher, puis, après avoir t r a v e r s é les t u r b i n e s , elle est restituée dans le bassin aval, le lac Noir. L ' e a u refoulée p a r les p o m p e s parcourt le m ê m e circuit en sens inverse.
Les d e u x lacs, de formation glaciaire, a v a i e n t été aménagés a n t é r i e u r e m e n t a u m o y e n de b a r r a g e s p o u r servir de réservoirs r é g u l a t e u r s a u x ruisseaux B l a n c et Noir. A p r è s l'exécution de l'installation des lacs B l a n c et Noir, les réserves annuelles cons
t i t u é e s j u s q u ' à p r é s e n t d a n s c h a c u n d ' e u x , en v u e de la régu
larisation de ces deux ruisseaux s e r o n t assemblés toutes deux d a n s le lac supérieur (lac Blanc).
E n période d'exploitation, le n i v e a u d u lac Blanc -subira d ' u n e p a r t des variations saisonnières qui s u i v r o n t l'utilisation e t la r e c o n s t i t u t i o n périodique des réserves destinées à l'ali
m e n t a t i o n des ruisseaux Blanc et Noir, d ' a u t r e p a r t , des varia
t i o n s journalières dues a u v a - e t - v i e n t e n t r e les d e u x lacs des t r a n c h e s d'eau utilisées p o u r l'exploitation de l'usine du lac Noir.
(1) Voir page suivante.
A la surpression de 100*%, la tension des fils 106 kg. est encore loin de sa limite d'élasticité 140 à 150. L e coefficient de sécurité est supérieur à 3.
L e croquis (1) d o n n e les é t a t s d u t u y a u .
A u repos ••- w = 0 E n régime de m a r c h e . . . . — « = 1 kg. 20 Sur 100 % de s u r p r e s s i o n . . . ôi = 2.400.
L e frettage c o m p r e n d r a 5 r a n g s de fil de 3 m m . d ' u n e épais
seur de 11 m m . 8.
L'épaisseur t o t a l e est donc de 8 + 11,8 = 20 m m . Les croquis (3) et (4) d o n n e n t la pression des fils en régime de m a r c h e (w = 1 kg. 2) et au repos (w = 0).
L e croquis (5) est la courbe des tensions de pose de chaque r a n g de fil, par lesquelles on o b t i e n t l'égalité des tensions sous pressions, c o n s t i t u a n t le « frettage rectangulaire »,
L e poids de 1 m . de ce t u y a u est :
Tôle 237 kg. 358 kg., t o t a l = 595 kg.
q u i doit r e p r é s e n t e r 30 à 40 % du poids d ' u n pareil t u y a u établi:
en tôle b a n d a g é e .
L a théorie d u t u y a u fretté à fil d'acier repose sur u n e analyse e x a c t e de l'élasticité. Rien n ' y est laissé à , l ' a p p r o x i m a t i o n oit à l'empirisme.
On suit le d é v e l o p p e m e n t successif des actions respectives, e n t r e la tôle et le frettage sous les pressions croissantes jusqu'à é c l a t e m e n t .
Cet ensemble de propriétés réside p r i n c i p a l e m e n t d a n s l'emploi d ' u n m é t a l à la plus h a u t e résistance et a u dispositif en donnant l'utilisation a u m a x i m u m de r e n d e m e n t .
c o m m e nous l'avons dit, à la p r e m i è r e é q u a t i o n , (a) d'équi
libre :
h 6 4- ai = tb p
où nous donnons à 6 la valeur c o n s t a n t e de 23 kg. et à h 6 la valeur de 8 X 23 ; c e t t e é q u a t i o n s'écrit :
8 X 2 3 + .11,8 / = 600«
avec « > 1 kg. 32.
Nous p o u v o n s ainsi établir le t a b l e a u s u i v a n t q u i nous p e r m e t de suivre les relations e n t r e les pressions et tensions de l ' é t a t de repos à la rupture*
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1933017
LA HOUILLE BLANCHE 1 0 3
La différence de niveau m a x i m u m , qui p o u r r a se produire au cours d'un cycle a n n u e l d a n s le lac Blanc, par suite de ces deux causes de v a r i a t i o n , pourra a t t e i n d r e exceptionnellement 18 m. 60, mais r e s t e r a sensiblement inférieur à ce chiffre pour une année n o r m a l e .
Le niveau du lac Noir, p a r contre, ne subira que des variations journalières dues a u d é p l a c e m e n t e n t r e les d e u x lacs des volumes d'eau ulilisés p o u r l ' e x p l o i t a t i o n de Fusine du lac Noir. Le jeu de ces v a r i a t i o n s d é p e n d r a du régime d'exploitation de l'usine
Les deux lacs a l i m e n t a i e n t j u s q u ' à présent deux vallées différentes. P e n d a n t l'exploitation, l'écoulement direct du lac Blanc dans le ruisseau Blanc sera s u p p r i m é e t l ' a l i m e n t a t i o n des ruisseaux Blanc et Noir se fera par l'intermédiaire d ' u n e s t a t i o n de réglage placée en aval du lac Noir ; c e t t e dernière p e r m e t t r a de fournir a u x deux ruisseaux les m ê m e s débits q u ' a v a n t la réalisation de l'installation lac Blanc-lac Noir.
D e la station de réglage, l'eau destinée au ruisseau Blanc s'écoulera par une conduite en ciment d é b o u c h a n t dans ce
et ne sera limité q u e p a r la c a p a c i t é utile du lac Noir correspon- dant à u n e t r a n c h e d ' e a u de 18 m . 50 de h a u t e u r .
11 en r é s u l t e q u e la différence de n i v e a u e n t r e les deux lacs subira des v a r i a t i o n s saisonnières e t des v a r i a t i o n s journalières, la différence de n i v e a u p o u v a n t a t t e i n d r e les valeurs extrêmes suivantes :
128 m. lorsque les réserves saisonnières des deux ruisseaux seront e n t i è r e m e n t constituées e t q u e la t r a n c h e d'eau réser- vée à l ' a c c u m u l a t i o n p a r p o m p a g e sera entièrement r e m o n t é e d a n s le lac Blanc ;
90 m. 80, lorsque les réserves saisonnières des ruisseaux seront e n t i è r e m e n t épuisées (ce qui ne se p r o d u i r a q u ' à la suite d ' a n n é e s t r è s sèches) et q u e la t r a n c h e d'eau réservée à l ' a c c u m u l a t i o n p a r p o m p a g e sera entière- m e n t descendue d a n s le lac Noir.
Le volume d ' e a u m a x i m u m q u e l'on pourra utiliser pour l'ex- ploitation de l'usine et qui correspondra à la capacité utile du
dernier à environ 600 m . en aval du lac Blanc.
Sauf en ce qui concerne la section du ruisseau Blanc, située e n t r e le lac Blanc e t le d é b o u c h é . d e la~conduite en question, les conditions d'écoulement de ce ruisseau ne seront ainsi pas changées.
P e n d a n t la période de construction, l ' a l i m e n t a t i o n , des deux vallées s'est faite de la façon s u i v a n t e : l'exécution des t r a v a u x de l'usine nécessitait r a b a i s s e m e n t p a r p o m p a g e &ti< u i v e a u du lac Noir, j u s q u ' à plus de 25 m . au-dessous de l'ancien exutoire du lac, de sorte que le ruisseau Noir serait resté sans eaiu L ' a p p o r t principal du lac Noir a été capté et dérivé p a r u n e rigole en tôle d i r e c t e m e n t dans le ruisseau Noir. Mais ce débit é t a n t très s o u v e n t insuffisant, n o t a m m e n t en été, e t le lac Noir ne p o u v a n t plus, p a r suite de son abaissement, servir de hassin* de compen- sation, on a été a m e n é à prévoir d'utiliser la réserve d'eau du lac Blanc pour fournir les a p p o r t s de d é b i t nécessaires. D a n s ce b u t , on a c o n s t r u i t u n e rigole en tôle r e l i a n t le lac B l a n c a u
F I G . 2. Profil en long de l'installation d'accumulation des lacs Blanc et Noir.
lac Noir, sera de 2.000.000 m3 environ. Il p e r m e t t r a la marche à pleine o u v e r t u r e des turbines p e n d a n t 6 à 7 h e u r e s ; pour le refouler du lac inférieur d a n s le lac supérieur, il faudra environ 12 à 13 heures de p o m p a g e à pleine charge.
(1) La maison Locher e t Cie, à Zurich, qui a été choisie comme ingénieur-conseil p a r la Société Hydro-Electrique des Vosges et nui a létabli d'autre p a r t les plans de génie civil pour le compte du Consortium d'entreprises chargé de ces t r a v a u x , nous a cédé gracieusement les plans pour cet article, avec l'accord de la Société Hydro-Electrique des Vosges.
ruisseau noir. Cette installation a encore eu un a u t r e b u t : Au c o m m e n c e m e n t de l'hiver 1932, lorsque les t r a v a u x de l'usine furent suffisamment avancés, e t que les B a t a r d e a u x s e r v a n t à o b t u r e r les ouvertures des t u y a u x d'aspiration des p o m p e s et des turbines furent mis en place, on a procédé au remplis- sage du lac Noir, en y e m m a g a s i n a n t , à l'aide de la rigole visée ci-dessus, la tranche d'eau du lac Blanc q u ' i l a fallu évacuer p o u r l'exécution des t r a v a u x de la prise d'eau.
L e niveau du lac Blanc a été abaissé j u s q u ' à u n e cote un peu F I G . 1. — Plan de l'installation d'accumulation des lacs Blanc et^Xoir.
inférieure à la cote m i n i m u m d'exploitation, de telle sorte que les ouvrages de la prise d'eau puissent cire c o n s t r u i t s entière
m e n t à sec.
L'exécution de la prise d'eau par une a u t r e m é t h o d e , c o m m e p a r exemple sous caisson à l'air comprimé, se serait h e u r t é e à de grosses difficultés dues a u x conditions géologiques et t o p o g r a p h i q u e s locales défavorables, et, p a r t a n t , a u r a i t c o n d u i t à u n p r i x prohibitif.
Le p r o g r a m m e d'exécution des l i a v a u x du lac Blanc a été établi de manière que lors de la mise en service de l'usine, on dispose, dans le lac Blanc, d ' u n v o l u m e ct'eau suffisant p o u r p e r m e t t r e de réaliser les différents essais e t misés a u point nécessaires pour que l'on puisse procéder au p o m p a g e de la t r a n c h e d ' e a u accumulée dans le lac Noir. Les pompes ne p o u v a n t , en effet, pas d é m a r r e r directement avec les a l t e r n a t e u r s t r a v a i l l a n t comme m o t e u r s synchrones, il est nécessaire de lanoer-xd'abord le groupe à l'aide de la t u r b i n e . Lorsque le s y n c h r o n i s m e est a t t e i n t , ïa mise en parallèle p e u t se faire et le p o m p a g e com
mencer.
2. — C H A M B R E D E S VANNES E T C O N D U I T E F O R C É E .
L ' é q u i p e m e n t complet clc la c h a m b r e des v a n n e s , ainsi que t o u t e la conduite forcée, sont fournis par la Société Alsacienne de Constructions Mécaniques à Mulhouse, avec le concours tech
nique de la S. A. des Ateliers de C o n s t r u : l i o n s Mécaniques E s c h e r Wyss, à Zurich.
F I G . 3 . — E x c a v a t i o n de Pusine au lac Noir (niveau du lac abaissé à la cote 923).
Le travail est r é p a r t i e n t r e ces d e u x maisons de la façon s u i v a n t e : Escher Wyss a fait t o u s les calculs et dessins de cons
t r u c t i o n et a pris à sa charge t o u s les t r a v a u x de soudure sur le chantier, ainsi que le m o n t a g e e t quelques fournitures acces
soires. L a Société Alsacienne fournit les demi-viroles cintrées e t chanfreinées, t o u t e s les v a n n e s à papillon et la grille placée dans la conduite forcée.
La c h a m b r e des v a n n e s comprend deux tronçons de conduite de 3 m. 20 de d i a m è t r e en tôle soudée r e l i a n t les deux galeries de la prise d'eau à la galerie sous pression de 5 m . 50 de diamètre ; chacun de ces tronçons est m u n i de d e u x v a n n e s à papillon avec c o m m a n d e par m o t e u r électrique et à la main. Les vannes d ' a v a l sont, en outre, munies d ' u n mécanisme de fermeture r a p i d e p a r contrepoids déclenché a u t o m a t i q u e m e n t depuis l'usine p a r u n électro-aimant en cas d'accident.
On a p r é v u deux tronçons de conduite d ' u n e p a r t pour réduire les dimensions des v a n n e s et ensuite p o u r obtenir de bonnes conditions h y d r a u l i q u e s p o u r les essais de réception des tur
bines et des p o m p e s . E n effet, on a prévu que pour ces essais, la mesure des débits se ferait au m o y e n de m o u l i n e t s placés dans l ' u n des .tronçons de conduite e n t r e les d e u x v a n n e s . P e n d a n t Pessai, les v a n n e s de l ' a u t r e c o n d u i t e s e r o n t fermées, de sorte que la vitesse de l'eau, m ê m e à charge r é d u i t e p o u r u n e seule
F I G . 1. — Montage d'un? conduite d'alimentation.
p o m p e , s c i i encore suffisamment g r a n d e pour p c m e t t r e d'ob- tcmV des r é s u l t a t s sûrs avec les moulinets.
Certains accessoires de la c h a m b r e des v a n n e s , tels que les deux groupes m o t o - p o m p e s d'épuisement de 12 h l r e t / s c c , cha
cun, les deux ponts r o u l a n t s de 10 tonnes, placés l ' u n en h a u t du p u i t s d'accès dans la c h a m b r e des v a n n e s e t l ' a u t r e d a n s la c h a m b r e des v a n n e s m ê m e s , le m a n o m è t r e destiné à t r a n s m e t t r e à l'usine du lac Noir les niveaux du lac Blanc, ainsi q u e tout l ' é q u i p e m e n t é l e c L i q u e des vannes, des m o t o - p o m p e s et des p o n t s - r o u l a n t s sont fournis par la Société Alsacienne de Cons
tructions Mécaniques e t la Société Escher W y s s .
Les deux conduites se réunissent à P a v a i de la c h a m b r e des
Fro. 5. Montage <k\s coudes supérieurs.
LA HOUILLE BLANCHE 105 vannes e t se r a c c o r d e n t à la galerie b é t o n n é e de 5 m . 50 de dia
mètre, qui c o n d u i t en ligne droite et avec u n e p e n t e constante de 12,5 % o à la cheminée d'équilibre. Celle-ci est de construction spéciale, avec é t r a n g l e m e n t à la base du p u i t s et déversoir à la partie supérieure. Avec c e t t e disposition, on o b t i e n t un p u i t s de section plus faible q u ' a v e c la c o n s t r u c t i o n normale. T o u t e fois, une o u v e r t u r e de 13 m . de d i a m è t r e est encore nécessaire.
Les maisons L o c h e r et Cie e t E s c h e r Wyss, à Zurich, ont fait des études approfondies sur l'influence m u t u e l l e des variations de niveau d a n s la cheminée sur le réglage des t u r b i n e s et pompes, et les coups de bélier. Les conditions d ' e x p l o i t a t i o n de l'usine du lac Noir o n t p e r m i s de renoncer à prévoir une c h a m b r e infé
rieure à la cheminée d'équilibre, sans diminuer, p o u r cela, la sécurité de l'installation.
Le premier projet p r é v o y a i t l'installation de q u a t r e conduites forcées à ciel ouvert. Ce projet fut ensuite modifié p o u r diverses
de la cheminée d'équilibre, à laquelle elle se raccorde p a r u n coude, puis d ' u n e partie, rectiligne également, à faible incli
naison, de 2 % de p e n t e , reliée à la première p a r un coude (voir fig. 2). Ce t r a c é a été choisi p o u r que la plus g r a n d e p a r t i e de la c o n d u i t e soit placée à u n e profondeur suffisante dans du bon g r a n i t . Ce t r a c é qui, au point de vue des t r a v a u x de génie civil et d u m o n t a g e de la conduite, est d'une exécution plus difficile q u ' u n t r a c é avec p u i t s vertical, présente l ' a v a n t a g e sur ce der
nier d ' ê t r e moins long e t de diminuer les pertes h y d r a u l i q u e s a u x coudes.
L a conduite entière est construite en tôle d'acier e t a été a p p r o visionnée en éléments de demi-viroles de 2 m. 75 de longueur Les viroles de 5 m . 50 de longueur, d o n t se compose la c o n d u i t e o n t été fabriquées dans un atelier sur le chantier, en a s s e m b l a n t q u a t r e de ces éléments p a r soudure électrique. Le blindage commence quelques m è t r e s en a m o n t de la cheminée d'équi-
A Hal!e d é m o n t a g e . B Local des vannes.
G Vanne à papillon.
B Conduite d'alimentation, E Transformateurs.
F Disjoncteurs Gr Appareillage.
H Batardeaux
J S ponts roulants fie 55 ton.
K Salle des machines.
h Clapet de rorifice compen
sateur.
M Grille.
N Puisard.
0 Couehe ctanche en mammou th
F I G . 6. — Coupe de l'usine.
raisons, entre a u t r e s p o u r respecter d a v a n t a g e la b e a u t é du site du lac Noir et l'on décida de remplacer j u s q u ' a u collecteur les quatre conduites p a r u n e c o n d u i t e u n i q u e , placée en p a r t i e dans le rocher. U n e solution semblable a déjà été a d o p t é e dans d'autres installations, p a r exemple à la H a n d e c k (Suisse), Galleto (Italie) Achensee (Tyrol), L a T r u y è r e (France), installations qui ont toutes été faites p a r E s c h e r W y s s .
Le diamètre de c e t t e c o n d u i t e est de 4 m . 60, ce q u i donne, Pour un débit de 100 m3/ s e c , u n e vitesse de 6 m./sec. Avec la con
duite unique, on a le g r a n d a v a n t a g e p a r r a p p o r t à la solution prévoyant q u a t r e c o n d u i t e s de faible d i a m è t r e , d'avoir des Pertes de charge plus faibles, s u r t o u t lorsque l'installation ne
m*rche pas à plein débit.
Le profil de la c o n d u i t e forcée e s t composé d ' u n e p a r t i e rec
higne inclinée à 60<>, c o m m e n ç a n t i m m é d i a t e m e n t en aval
libre. E n t r e la tôle de la conduite forcée et le rocher, il y a un espace d'environ 30 cm., sauf dans les coudes e t au droit du r a c c o r d e m e n t avec la cheminée d'équilibre où l'espace en q u e s
tion est plus g r a n d . L a conduite a été enrobée de béton, virole p a r virole, après l ' a c h è v e m e n t de chacune des soudures t r a n s versales, pour avoir la g a r a n t i e d'obtenir u n b é t o n c o m p a c t sans vides.
E n outre, on a exécuté, après le m o n t a g e , des injections de c i m e n t à t r a v e r s la tôle, e n t r e la tôle e t le b é t o n d ' u n e p a r t , e t e n t r e le béton et le rocher d ' a u t r e p a r t . Cette p r é c a u t i o n est i m p o r t a n t e parce que, sans l ' a p p u i d u b é t o n e t du rocher, la tôle serait chargée j u s q u ' à sa limite d'élasticité. A vrai dire, la c o n d u i t e métallique dans la première p a r t i e n ' e s t q u ' u n blin
d a g e e t n o n u n e conduite forcée p r o p r e m e n t dite, puisqu'elle ne doit s u p p o r t e r q u ' u n e p a r t i e de la pression de l'eau, l ' a u t r e
p a r t i e é l a n l transmise au rocher par l ' i n t e r m é d i a i r e de 1*enro
bage de béton. On a estimé que le rochei s u p p o r t e r a i t au moins la moitié des efforts, t a n t que l'épaisseur de la couche de rocher au-dessus de la conduite serait supérieure à 60 m. D è s que le r e c o u v r e m e n t de rocher devient inférieur à ce chiffre, les efforts susceptibles d'être supportés par la tôle a u g m e n t e n t a u fur et à mesure q u ' o n avance j u s q u ' à une v i n g t a i n e de m è t r e s en a m o n t de la sortie du t u n n e l . E n aval de ce point, la c o n d u i t e est cal
culée pour supporter à elle seule t o u t e la pression avec un coef
ficient de sécurité de q u a t r e .
Le collecteur se compose également d'éléments en tôle soudés sur le chantier. Les trois pièces de d é r i v a t i o n r e p r é s e n t a n t un t r a v a i l de c h a u d r o n n e r i e e x t r ê m e m e n t délicat, o n t été assem
blées provisoirement dans les ateliers d ' E s c h e r Wyss, à Zurich,
F I G . 7.— Usine en construction, plancher des alternateurs (cote 940,15).
et soudées définitivement sur place. L a c o n d u i t e est m u n i e d'un t r o u d ' h o m m e à son e x t r é m i t é aval et d ' u n e grille à son extré
m i t é a m o n t . D u collecteur p a r t e n t q u a t r e b r a n c h e m e n t s de 2.200 m m . de diamètre, r e l i a n t la conduite a u x q u a t r e groupes principaux de l'usine, ainsi q u ' u n e p e t i t e conduite a l i m e n t a n t la t u r b i n e auxiliaire. E n t ê t e de chacune de ces q u a t r e conduites, il y a u n e v a n n e à papillon p r é v u e p o u r p e r m e t t r e la révision des v a n n e s sphériques placées à l'entrée des bâches des turbines e t des pompes. Les deux b r a n c h e m e n t s extrêmes o n t été posés en tranchée, c e u x du milieu du tunnel, ainsi q u ' o n le voit sur la figure 3. Les figures 4 et 5 r e p r é s e n t e n t d e u x phases du mon
tage des b r a n c h e m e n t s . Le grand b â t i m e n t visible sur la figure 5, à l'arrière-plan, est l'atelier de soudure. Au b a s de c h a q u e b r a n c h e m e n t se t r o u v e une culotte en acier coulé pour son raccor
d e m e n t à la t u r b i n e et à la p o m p e .
3 — U S I N E .
L ' u s i n e c o n t i e n t q u a t r e groupes composés chacun d'une p o m p e , d ' u n e t u r b i n e e t d ' u n e m a c h i n e électrique, p o u v a n t
fonctionner comme g é n é r a t e u r e t c o m m e m o t e u r . P a r suite des grandes v a r i a t i o n s de niveau du lac Noir, il é t a i t t o u t indi
q u é d ' a d o p t e r une disposition à axe vertical. L a figure 6 (1) représente une coupe de l'usine. Les caractéristiques principales des machines sont les s u i v a n t e s :
4 a l t e r n a t e u r s de 25 000 k V A chacun, tension 12 000 Y.;
4 t u r b i n e s F r a n c i s de 24 000 CV. chacune, sous la c h u t e nette la plus faible de 85 m . P o u r des c h u t e s plus élevées, la puissance p e u t a u g m e n t e r selon la possibilité de charge des a l t e r n a t e u r s . Sous la c h u t e m a x i m u m , c h a q u e tur
bine p e u t fournir une puissance à l ' a c c o u p l e m e n t d'environ 40 000 CV. Les a l t e r n a t e u r s sont susceptibles de suppor
ter une surcharge considérable p e n d a n t un t e m p s plus ou moins long, s u i v a n t la t e m p é r a t u r e de l'air a m b i a n t , ce qui est très i m p o r t a n t pour une usine de pointe.
3 p o m p e s centrifuges d ' u n débit m o y e n de 13 m3/ s e c , avec u n e h a u t e u r de refoulement m o y e n n e de 117 m., absorbant une puissance de 27 000 CV- c h a c u n e .
1 p o m p e centrifuge de 8 m3/ s e c , sous la m ê m e h a u t e u r de refoulement et une puissance de 17 000 CV.
T o u s les groupes t o u r n e n t à la vitesse de 272,7 tours par m i n u t e .
F I G . 8. — Bâche spirale de la turbine sur le tour.
L a fourniture des t u r b i n e s et des p o m p e s des groupes d'accu
m u l a t i o n avec t o u s leurs accessoires, ainsi que la turbine auxi
liaire e t les trois groupes m o t o - p o m p e s d ' é p u i s e m e n t , a été confiée à la maison E s c h e r Wyss, à Zurich, avec l'obligation de faire exécuter en F r a n c e u n e p a r t i e i m p o r t a n t e de c e t t e fourniture;
les a l t e r n a t e u r s et les transformateurs s o n t fournis p a r Alsthoiu Les points de vue s u i v a n t s o n t d û ê t r e respectés p o u r la dis
position générale : Les cotes d ' i m p l a n t a t i o n des p o m p e s et tur
bines o n t été choisies de façon à ce que, p o u r le niveau minimum d u lac Noir (932), le risque de c a v i t a t i o n soit t o u t à fait éliminé.
Cette condition exige u n e pression à r e n t r é e de la pompe do 4 m . Des questions de construction o n t défini alors la cote à
(1) Ce plan a été mis gracieusement à notre disposition pari»
maison Locher et Cie, à Zurich.
LA HOUILLE BLANCHE 107 la turbine, t o u t en respectant, p o u r elle aussi, les conditions de
cavitation. La turbine travaille, p a r conséquent, avec aspira
tion si le niveau d u lac Noir est abaissé et avec contre-pression s'il se t r o u v e e n t r e les cotes 935 e t 950,50.
L'emplacement des a l t e r n a t e u r s représente un fait nouveau dans la construction des usines h y d r a u l i q u e s . L a règle suivant laquelle P a l t e r n a t e u r doit ê t r e placé au-dessus de la cote m a x i m u m du niveau a v a l a déjà été a b a n d o n n é e p o u r quelques installa
tions construites a u cours de ces dernières années. Mais, dans ces usines, le p l a n c h e r de la salle des machines n ' a été abaissé que de quelques m è t r e s . A u lac Noir, p a r contre, on s'est décidé à installer des a l t e r n a t e u r s 10 m . en dessous du niveau m a x i m u m du bassin aval. Grâce à la r é d u c t i o n d ' e n c o m b r e m e n t qui en résulte, une économie considérable a p u ê t r e réalisée. Lorsque le lac Noir est plein, la salle des machines, y compris les ponts- roulants, est e n t i è r e m e n t en dessous d u niveau du l a c ; seule la partie du b â t i m e n t qui a b r i t e les t r a n s f o r m a t e u r s , les dis
joncteurs et les sectionneurs r e s t e t o u j o u r s au-dessus de Peau.
Les fondations du b â t i m e n t e t ses m u r s de p o u r t o u r s o n t pro
tégés par une couche é t a n c h e d ' u n p r o d u i t b i t u m i n e u x n o m m é mammouth, fourni p a r la Société Alsacienne d ' E m u l s i o n , à Strasbourg. Les conduites e t les t u y a u x d'aspiration sont munis d'un dispositif spécial, à l ' e n d r o i t où ils t r a v e r s e n t la couche étanche, p o u r leur r a c c o f d é m e n t à c e t t e dernière, afin d'éviter toute infiltration. P o u r p r o t é g e r le m a m o u t h , on l'a recouvert d'un enduit en c i m e n t e t d ' u n e couche de béton. L ' u s i n e a été construite de façon à pouvoir, lorsqu'elle est e n t i è r e m e n t immer
gée, supporter les poussées h y d r o s t a t i q u e s considérables exercées sur ses m u r s de p o u r t o u r . L e poids de ses fondations ainsi q u ' u n ancrage de ces dernières d a n s le rocher, éliminent t o u t danger de soulèvement sous l'action des sous-pressions.
La figure 7 m o n t r e l'usine c o n s t r u i t e j u s q u ' a u plancher des alternateurs.
Un a u t r e détail i n t é r e s s a n t réside d a n s l ' a c c o u p l e m e n t de la pompe. Dans la p l u p a r t des usines a c t u e l l e m e n t en exploitation, la pompe est m u n i e d ' u n a c c o u p l e m e n t débrayable, soit d'un type mécanique, soit d ' u n t y p e h y d r a u l i q u e (1), c o m m e c'est, par exemple, le cas à la c e n t r a l e de Schluchsee. A u lac Noir, on a dû renoncer à ce dernier t y p e d'accouplement, malgré les grands avantages q u ' i l présente, car il a u r a i t impliqué u n abais
sement sensible du r a d i e r de l'usine. L ' a c c o u p l e m e n t de ces groupes est rigide, de s o r t e q u e la roue de la p o m p e t o u r n e éga
lement p e n d a n t la m a r c h e de la t u r b i n e . L ' e a u est expulsée de la bâche p a r de l'air c o m p r i m é e t m a i n t e n u e à u n niveau cons
tant dans le t u y a u d ' a s p i r a t i o n , grâce à un flotteur m u n i d'un réglage a u t o m a t i q u e . L a pression de l'air à l'intérieur de la pompe varie suivant le niveau d u lac Noir. P e n d a n t le p o m p a g e , la tur
bine est vidangée de la m ê m e façon. U n dispositif de réfrigé
ration par injection d a n s les interstices p r é s e r v e les labyrinthes de réchauffement créé p a r la m a r c h e d a n s l'air comprimé.
Chaque groupe a son compresseur c o m m a n d é p a r m o t e u r élec
trique et deux réservoirs d'air à 25 k g / c m2. T o u s les réservoirs peuvent être mis en c o m m u n i c a t i o n p o u r éviter toute inter
ruption, si l'un des compresseurs d e v a i t ne p a s fonctionner. Ils sont, en outre, l a r g e m e n t dimensionnés de façon à suffire à plu
sieurs manœuvres consécutives. Ce s y s t è m e a v e c accouplement rigide a deux a v a n t a g e s : les g r o u p e s s o n t t o u j o u r s p r ê t s à passer
d >u n régime à l ' a u t r e et le p i v o t de la p o m p e p e u t être supprimé.
Toutes les masses t o u r n a n t e s , le r o t o r de l ' a l t e r n a t e u r , les roues
^ la turbine et de la p o m p e s o n t s u s p e n d u s à u n seul pivot,
m o n t é sur le croisillon supérieur de l ' a l t e r n a t e u r . Cette dispo
sition est préférable à celle du p i v o t m o n t é e n t r e la t u r b i n e e t l ' a l t e r n a t e u r , parce que les dimensions d u p i v o t en sont r é d u i t e s , son accès est plus facile et, p a r conséquent, son contrôle plus régulier.
On p o u r r a i t craindre que le refoulement p n e u m a t i q u e ne p r é sente p a s la sécurité nécessaire, mais, avec le n o m b r e de com
presseurs et de réservoirs prévus, il n ' y a a u c u n risque. L a v i d a n g e des bâches dans le puisard a u r a i t nécessité des organes d ' o b t u r a t i o n très délicats dans les t u y a u x d'aspiration et un p u i s a r d avec de grosses p o m p e s d'épuisement. Avec le s y s t è m e p n e u m a t i q u e , p a r contre, il suffit d'installer quelques petites p o m p e s d'assè
c h e m e n t p o u r épuiser les e a u x de pertes et d'infiltration.
Les roues des t u r b i n e s et p o m p e s sont en bronze, l'acier é t a n t exposé à u n e forte oxydation, puisqu'elles t o u r n e n t t a n t ô t dans P e a u , t a n t ô t dans l'air.
L a figure 8 représente la b â c h e spirale de la t u r b i n e sur le t o u r . Elle est composée de segments en tôle soudée et sera t r a n s p o r t é e en q u a t r e parties. Sur la figure 9, on voit la p o m p e à l ' é t a t de m o n t a g e dans les ateliers Escher W y s s .
F I G . 9. Pompe d'accumulation de 13 m3/sec. au montage en atelier.
(1) Voir l'article de G. K u h n e : « L'emploi de Paccouplement hydraulique pour la commande des pompes d'accumulation », ûan& le n* 5 du « Bulletin Escher-Wyss », 1932, page 1 2 9 .
Les v a n n e s r o t a t i v e s montées à l'entrée de c h a q u e t u r b i n e e t à la sortie de c h a q u e pompe, sont munies de s e r v o - m o t e u r s h y d r a u l i q u e s avec relais à huile sous pression. L ' e a u agissant d a n s les servo-moteurs est prise d i r e c t e m e n t sur la c o n d u i t e forcée. L a c o m m a n d e se fait p a r électro-aimant, sur place ou à distance. Les ouvertures des t u y a u x d'aspiration du côté d u lac p e u v e n t ê t r e fermées p a r des b a t a r d e a u x , fournis p a r la maison J o y a , à Grenoble. P o u r la grille mobile, à l'entrée de la p o m p e , on emploie les m ê m e s glissières q u e p o u r les b a t a r d e a u x . Lors d ' u n e révision de la p o m p e , il f a u t donc r e t i r e r t o u t d ' a b o r d la grille a v a n t de pouvoir descendre le b a t a r d e a u . Les t u y a u x d ' é c h a p p e m e n t des orifices c o m p e n s a t e u r s s o n t m u n i s de cla
p e t s . L a c o m m a n d e des groupes est a u t o m a t i q u e , de s o r t e q u ' o n p e u t , p a r un seul m o u v e m e n t a u tableau, faire m a r c h e r les groupes à n ' i m p o r t e quel régime, soit p o m p a g e , soit m a r c h e en t u r b i n e avec création d'énergie électrique, soit encore m a r c h e de l ' a l t e r n a t e u r c o m m e c o m p e n s a t e u r de phase, la t u r b i n e e t la p o m p e t o u r n a n t alors à vide. La charge des t u r b i n e s et p o m p e s sera réglée a u d é b u t p a r boutons-poussoirs a u t a b l e a u , mais t o u t e la c o m m a n d e est p r é v u e déjà m a i n t e n a n t p o u r s ' a d a p t e r é v e n t u e l l e m e n t plus t a r d , sans c h a n g e m e n t d e construction, a une c o m m a n d e à distance.
L a mise en service des d e u x premiers groupes de l'usine est p r é v u e p o u r l ' a u t o m n e 1933.
