JUILLET 1 9 5 5 - N ° 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 3C9
Résultats p r i n c i p a u x de l'étude
sur m o d è l e réduit des ouvrages de prise et de retenue de la chute de M o n t é l i m a r
M a i n results o f t h e scale m o d e ! s t u d y f o r t h e i n t a k e a n d storage s t r u c t u r e o f t h e M o n t é l i m a r i n s t a l l a t i o n
P A R J. C H A B E R T ,
I N G É N I E U R A U L A B O R A T O I R E N A T I O N A L D ' H Y D R A U L I Q U E D E C H A T O U
Description d'ensemble et caractéristiques prin- cipales de la chiite de Montélimar sur le Rhône.
— Les études présentées concernent le barraije de retenue et les ouvrages de prise. Elles allaient pour but de mettre au point : l'implantation et le tracé de ces ouvrages, les consignes d'exploi- tation susceptibles d'assurer leur efficacité et leur sécurité, le déroulement des programmes des travaux, compte tenu, entre autres, des impératifs de la navigation. — La plus grande partie des études s'est déroulée sur un modèle réduit d'ensemble au 1/60. — Les vérifications qui ont pu être faites jusqu'à présent sur le chantier ont confirmé la validité du modèle.
General description and principal characleris- tics of the Montélimar installation on the Rhône. The studies presented concern the barrage across the Rhône, and the intahe struc- tures. Their purpose was to détermine the location and laijout of thèse structures—the operating instructions which mould ensure their effectiveness and safeti;—the construction pro- gramme laldng account, among other things, of the navigation reqniremenls. The greater part of the investigation mas carried out on an overall scale model lo 1/60. The vérifications mhich have been made on site up lo the présent haoe confirmed the validitg of Ihe model.
I N T R O D U C T I O N
I. — D e s c r i p t i o n d u p r o j e t
Dans l ' a m é n a g e m e n t du tiers c e n t r a l du Bas- R h ô n e , par la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e , la c h u t e de M o n t é l i m a r est située i m m é d i a t e - m e n t à l ' a m o n t de la c h u t e de D o n z è r e - M o n - dragon.
L a cote de r e t e n u e a été fixée à 77,00 N G F , elle se situe 3 m au-dessus des plus hautes eaux c o n n u e s ( d o n t le débit est évalué à 8.500 ma/ s ) et 2,20 m au-dessus du n i v e a u du débit m i l l é n a i r e ( e s t i m é à 9.500 m8/ s et a r r o n d i à 10.000 m3/ s ) . P o u r la c h u t e de D o n z è r e , par c o n t r e , la cote de r e t e n u e était atteinte n a t u r e l l e m e n t par les eaux
p o u r un débit du R h ô n e un peu s u p é r i e u r à 4.000 m3/ s . L a cote de r e t e n u e de D o n z è r e étant de 58, l ' é c h e l o n de M o n t é l i m a r présente d o n c u n e c h u t e b r u t e de 77 — 58 == 19 m . L e r e m o u s c o r - r e s p o n d a n t à cette cote de r e t e n u e s'étend en étiage sur une l o n g u e u r de 13 k m .
L e barrage en r i v i è r e c o m p r e n d 6 passes de 26 m de largeur, d o n t les seuils sont arasés à la cote 65, cote m o y e n n e des fonds dans cette z o n e ; le barrage a d o n c à r e t e n i r une c h a r g e d'eau de
12 m (au lieu de 8 à D o n z è r e ) .
L a cote du seuil à l ' e n t r é e de la d é r i v a t i o n est 69, soit 4 m au-dessus du seuil du b a r r a g e .
L e débit dérivé est de 1.850 m3/ s , d o n c plus
Article published by SHF and available athttp://www.shf-lhb.orgorhttp://dx.doi.org/10.1051/lhb/1955039
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élevé que p o u r la c h u t e de D o n z è r e où iJ était de 1.530 m3/ s . Il est un p e u s u p é r i e u r au débit m o y e n du R h ô n e . L e canal d'amenée aura une l o n g u e u r de 12 k m et le canal de fuite de 2 k m .
Les ouvrages de prise et de r e t e n u e se présen- tent assez d i f f é r e m m e n t de ceux de D o n z è r e - M o n - d r a g o n . E n effet, c o m m e o n v i e n t de le v o i r , la cote de r e t e n u e de D o n z è r e est atteinte par les eaux p o u r un débit u n peu s u p é r i e u r à -1.000 m3/ s et d'après sa c o u r b e de débit classé, le débit du R h ô n e est s u p é r i e u r à cette valeur p e n d a n t q u a - tre j o u r s par an e n v i r o n .
P a r c o n s é q u e n t , les vitesses à l ' e n t r é e de la prise étaient assez i m p o r t a n t e s et il a été néces- saire de p r é v o i r u n e entrée d o u b l e p o u r faciliter,, d'une p a r t la n a v i g a t i o n , et d ' e m p ê c h e r , d'autre part, le r i s q u e d ' e n g r a v e m e n t . E n f i n le m a i n t i e n de la cote 58 dans le canal ( c o t e i n f é r i e u r e aux plus hautes eaux c o n n u e s de plus de 2 m ) a né- cessité la c o n s t r u c t i o n d ' u n barrage de garde à c h a c u n e des deux entrées, p o u r ne pas être obligé de surélever les digues au-dessus de la cote des plus hautes eaux c o n n u e s . A M o n t é l i m a r , par c o n t r e , une s i m p l e entrée suffit à p r i o r i , et il n'est pas nécessaire de p r é v o i r de barrage de garde. L e s s o l u t i o n s q u i f u r e n t d o n c adoptées p o u r la c h u t e de D o n z è r e - M o n d r a g o n ne sont d o n c pas t o u j o u r s valables p o u r M o n t é l i m a r .
Certaines p a r t i c u l a r i t é s t p p o g r a p h i q u e s dans la zone des ouvrages sont à signaler car elles au- r o n t une i n f l u e n c e sur l ' i m p l a n t a t i o n des o u v r a - ges et sur leur c o n s t r u c t i o n . U n peu en a m o n t du barrage, sur la r i v e d r o i t e , le t o r r e n t du L a v a i - zon se j e t t e dans le R h ô n e . Celui-ci est le plus s o u v e n t c o m p l è t e m e n t à sec, mais il p e u t avoir des crues b r u s q u e s créées par des orages l o c a u x ; le débit m a x i m u m a été estimé avec une m a r g e de sécurité à 500 m3/ s . P o u r ne pas r e m o n t e r les digues i n s u b m e r s i b l e s le l o n g de son l i t , u n e dé- r i v a t i o n le r e j e t t e à l'aval du barrage.
Sur la r i v e gauche se t r o u v e le bras d ' A n c ô n e qui est un a n c i e n l i t du R h ô n e . Ce bras, m a l g r é les seuils q u i le c o u p e n t , p r e n d une p a r t i e i m p o r - tante du débit du R h ô n e en t e m p s de crues. U n e c a m p a g n e de mesures effectuées par la C . N . R . a
p e r m i s de d é t e r m i n e r la c o r r e s p o n d a n c e e n t r e le débit du R h ô n e et celui du bras; p o u r un débit total du R h ô n e de 5.000 m3/ s par e x e m p l e , il s'y écoule 1.000 ms/ s e n v i r o n .
I I . But d e l'étude
L a C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e a confié au L a b o r a t o i r e N a t i o n a l d ' H y d r a u l i q u e l'étude h y - d r a u l i q u e des o u v r a g e s de prise et de r e t e n u e de la c h u t e de M o n t é l i m a r .
L e p r o g r a m m e c o m p r e n a i t :
— L ' é t u d e de l ' i m p l a n t a t i o n des o u v r a g e s de prise et la d é f i n i t i o n de leur f o r m e , de f a ç o n à :
— p e r m e t t r e l'entrée c o r r e c t e des eaux dans le canal sans perte de c h a r g e a n o r m a l e ni é c o u l e m e n t t o u r b i l l o n n a i r e ou t r a v e r s i e r ;
— e m p ê c h e r l'entrée des a l l u v i o n s dans le c a n a l ;
— ne pas créer de difficultés p o u r le passage de la n a v i g a t i o n ;
— L ' é t u d e des f o r m e s des p i l e s et du radier du barrage de r e t e n u e p e r m e t t a n t , q u e l q u e soit le débit, un é c o u l e m e n t c o r r e c t des eaux et du g r a v i e r ;
— L ' é t u d e des phases de c o n s t r u c t i o n du barrage t a n t au p o i n t de v u e de l ' a v a n c e m e n t et de la p r o t e c t i o n du c h a n t i e r q u e de la fa- c i l i t é laissée à la n a v i g a t i o n , m a l g r é l ' o b - s t r u c t i o n d'une p a r t i e du l i t du R h ô n e ;
— L ' é t u d e des a f f o u i l l e m e n t s et des é r o s i o n s des berges à l ' a m o n t et à l'aval du b a r r a g e de r e t e n u e et à p r o x i m i t é de la prise d'eau soit p o u r les crues, soit p o u r les périodes de chasses;
— E n f i n l'étude des consignes d ' e x p l o i t a t i o n p o u r éviter t o u t e x h a u s s e m e n t d a n g e r e u x du l i t dans la r e t e n u e ou à l'aval du bar- rage.
I I I . — L e m o d è l e
L e m o d è l e (fig. 1) r e p r o d u i t le l i t du R h ô n e sur
ALIMENTATION M O D E L E
+ 3 Km
Fxo. 1. — P l a n d ' e n s e m b l e d u m o d è l e .
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une l o n g u e u r de 4,5 k m , soit 3 k m en a m o n t du barrage et 1,5 k m en aval, ce q u i p e r m e t d ' o b t e n i r sur le m o d è l e u n e b o n n e r e p r é s e n t a t i o n des vites- ses en a m o n t et d'observer l ' i n f l u e n c e sur la prise de l ' e n g r a v e m e n t de la r e t e n u e à p r o x i m i t é des ouvrages. L e m o d è l e ne p e r m e t é v i d e m m e n t pas de suivre l ' é v o l u t i o n de l ' e n g r a v e m e n t sur t o u t e
0,1 0 , 2 0 , 3 0,4 0 , 5
161 ( 1 2 ) (181 1 2 4 ) 1 3 0 ) 1 1 2 0 ) I 1 S 0 I I 2 4 O I 1 3 0 0 ) (modèle) (nature) F I G . 2 . C o m p a r a i s o n des c o u r b e s g r a n u l o m é t r i q u e s
n a t u r e et m o d è l e .
l'étendue du l i t à F a n i o n t , car le r e m o u s sous la cote de r e t e n u e n o r m a l e s'étend en étiage sur 13 k m . L a p o r t i o n du l i t r e p r o d u i t e à l'aval du barrage p e r m e t d ' é t u d i e r s u f f i s a m m e n t le c h e m i - n e m e n t des a l l u v i o n s à la suite des chasses.
O n a choisi, c o m m e échelle du m o d è l e , le 1 /60"
sans d i s t o r s i o n . Cette échelle c o n c i l i e la nécessité de ne pas avoir un m o d è l e t r o p i m p o r t a n t ( c o n s - t r u c t i o n onéreuse et difficulté d ' e x p l o i t a t i o n ) et de p o u v o i r représenter et m e s u r e r avec le p l u s de p r é c i s i o n possible les p h é n o m è n e s à étudier.
E n p a r t i c u l i e r , on peut r e p r o d u i r e ainsi la plus grande p a r t i e des a l l u v i o n s du l i t du R h ô n e . L a c o u r b e g r a n u l o m é t r i q u e de ces a l l u v i o n s (fig. 2) m o n t r e q u e 90 % des m a t é r i a u x o n t un d i a m è t r e s u p é r i e u r à 20 m m . C o m m e le sable utilisé sur le m o d è l e a une g r a n u l o m é t r i e c o m p r i s e e n t r e 0,20 et 3 m m , m o i n s de 10 % des é l é m e n t s les plus fins des a l l u v i o n s du R h ô n e n ' o n t donc pas été r e p r o d u i t s sur le m o d è l e . D ' a u t r e p a r t , les m e s u r e s p e u v e n t être effectuées sur le m o d è l e avec une p r é c i s i o n q u i rend les e r r e u r s négligea- bles par r a p p o r t aux données n a t u r e l l e s ; les c o - tes des fonds ou le niveau du plan d'eau p e u v e n t être obtenus à m o i n s de 5 c m n a t u r e près, et les vitesses à m o i n s de 0,15 m / s près.
L e bras d ' A n c ô n e a é g a l e m e n t été r e p r o d u i t sur le m o d è l e , mais à fond fixe (fig. 3 ) .
F i e . 3. — V u e d ' e n s e m b l e d u m o d è l e .
372 L A H O U I L L E B L A N C H E N" 3 - JUILLET 1955
L a v é r i f i c a t i o n du m o d è l e a p o r t é p r i n c i p a l e - m e n t sur les p o i n t s suivants :
— L e s lignes d'eau mesurées sur le m o d è l e p o u r une g a m m e étendue de débits ont m o n t r é la b o n n e c o r r e s p o n d a n c e avec celle de la n a t u r e , aussi b i e n dans le l i t m i n e u r q u e dans le bras d ' A n c ô n e (fig. 4 ) . L e débit de c e l u i - c i a é g a l e m e n t vérifié la c a m p a - gne de m e s u r e s effectuée par la C o m p a - gnie N a t i o n a l e du R h ô n e .
— E n a m o n t de l ' e m p l a c e m e n t f u t u r du bar- rage, des m e s u r e s de r é p a r t i t i o n des v i - tesses o n t été effectuées p o u r u n débit de 1.700 m3/ s dans le R h ô n e ( d é b i t p o u r le- q u e l la C . N . R . a effectué les m ê m e s m e s u - r e s ) . Cette v é r i f i c a t i o n a p e r m i s de s'assu-
rer de la b o n n e r é p a r t i t i o n des vitesses en a m o n t du m o d è l e (fig. 5 ) .
151 151,2 151,5 151,8 1 5 2 , 2 152,7 152,5 153 Echelles km du Rhône
F I G . 4. — C o m p a r a i s o n des l i g n e s d ' e a u n a t u r e et m o d è l e .
Courbes d'égal débit (plan C. N. R. 217)4)
» " " modèle
F i a . 5.
JUILLET 1955 - N° 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 373
C H A P I T R E I
É T U D E D E S O U V R A G E S D É F I N I T I F S
P o u r plus de c l a r t é dans cet exposé, n o u s t r a i t e r o n s , à p a r t l'étude du barrage, l'étude des digues i n s u b m e r s i b l e s b o r d a n t la r e t e n u e et le canal, et l'étude de la prise d'eau. I l est é v i d e n t q u e la l'orme et l ' i m p l a n t a t i o n de ces o u v r a g e s o n t une i n t e r a c t i o n . E n p a r t i c u l i e r , l ' i m p l a n t a t i o n des digues ainsi q u e la p o s i t i o n et la l a r g e u r du barrage sont i n t i m e m e n t liées à l ' i m p l a n t a t i o n et à la f o r m e de la prise. D e n o m b r e u s e s s o l u t i o n s o n t été n a t u r e l l e m e n t en- visagées, il serait t r o p l o n g d'en faire état i c i . N o u s n o u s b o r n e r o n s donc à m o n t r e r r a p i d e - m e n t l ' é v o l u t i o n des s o l u t i o n s du p r o j e t i n i t i a l j u s q u ' à la s o l u t i o n définitive.
I. — L e b a r r a g e
1) E M P L A C E M E N T .
L e barrage est f o r m é de 6 passes de 26 m sé- parées par des piles de 6 m de l a r g e u r . Sa lar- geur totale e n t r e culées est d o n c de 186 m . L e s m e s u r e s de r é p a r t i t i o n des débits par u n i t é de l a r g e u r effectuées par la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e (et vérifiées sur le m o d è l e ) dans t o u t e la r é g i o n du barrage p o u r un débit de 1.700 m3/ s ont p e r m i s de situer le barrage dans une zone où l ' é c o u l e m e n t n'est pas d i s s y m é t r i q u e et où par c o n s é q u e n t , le débit se r é p a r t i t le plus é g a l e m e n t possible entre les passes. D ' a u t r e part, le barrage a été i m p l a n t é p o u r q u e l ' é c o u l e m e n t soit b i e n d i r i g é suivant l'axe des passes de f a ç o n à éviter des pertes de c h a r g e s u p p l é m e n t a i r e s . Des m e s u - res de ligne d'eau o n t été effectuées p o u r les plus hautes eaux c o n n u e s et p o u r le débit m i l l é n a i r e afin d'observer le r e m o u s dû au b a r r a g e . Ce r e m o u s est, p o u r les débits c o m p r i s entre 8.500 m3/ s et 10.000 m3/ s de l ' o r d r e de 1,30 m . 2. L E S VANNES.
Les vannes du barrage de r e t e n u e sont des- tinées à o b t u r e r c h a c u n e des 6 passes de 26 m de large sous une c h a r g e de 12 m ( c o t e du ra- dier 65 — cote de r e t e n u e n o r m a l e 77). E l l e s sont f o r m é e s de deux c o r p s (fig. 6) : un c o r p s su- p é r i e u r f o r m a n t seuil déversant et un corps i n - férieur q u i p e r m e t l ' é c o u l e m e n t par dessous. L a m a n œ u v r e de ces deux corps est i n d é p e n d a n t e . E n p r i n c i p e t o u t e f o i s le f o n c t i o n n e m e n t p r é v u est le suivant : le débit d o i t s'écouler par dé- v e r s e m e n t sur les vannes j u s q u ' à ce q u ' i l passe
au barrage un débit de l ' o r d r e de 1.500 m3/ s , ce q u i c o r r e s p o n d à plus de 3.000 m3/ s dans le R h ô n e du fait du débit dérivé. Ce d e r n i e r débit c o r r e s p o n d à une charge d ' e n v i r o n 3 m sur les
F i e 6. — C o u p e d u b a r r a g e d a n s l'axe d ' u n e p a s s e .
Pression en m. deau
au dessus de la cote 65,0 du radier
Position des prises de pression F i o . 7. — R e l e v é des p r e s s i o n s s u r le s e u i l d é v e r s a n t de, l a v a n n e .
seuils déversants. L ' e n s e m b l e des deux é l é m e n t s est ensuite l e v é ; en p r i n c i p e é g a l e m e n t , à 4.000 m3/ s , le barrage doit être e n t i è r e m e n t o u - vert p o u r réaliser une chasse, mais si ce débit
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se m a i n t i e n t plusieurs j o u r s on peut ôlre amené à r e m o n t e r la cote de r e t e n u e .
Les essais ont été effectués sur un m o d è l e spé- cial r e p r o d u i s a n t , à l'échelle du 1/30°, une d e m i - vanne et une d e m i - p i l e . Ils o n t p o r t é p r i n c i p a l e - m e n t sur :
— L a m e s u r e des débits évacués soit par déver- sement sur le corps supérieur de la vanne, soit sous la vanne, soit s i m u l t a n é m e n t par les deux é c o u l e m e n t s de façon à définir les réglages du b a r r a g e en f o n c t i o n du débit à y évacuer. C o m p t e tenu de la c o u r b e h a u t e u r - d é b i t du R h ô n e en aval du barrage, l ' é c o u l e m e n t i m m é d i a t e m e n t après les vannes est dénoyé. P o u r une cote de r e t e n u e donnée, on peut d o n c dres- ser un seul d i a g r a m m e q u i donne en f o n c - t i o n du débit, t o u t e s les c o m b i n a i s o n s de réglage des deux c o r p s de la v a n n e ;
— Les m e s u r e s de pression sur le corps supé- r i e u r de la vanne.
l ' o b j e t d'une élude p r é l i m i n a i r e dans un canal r e p r o d u i s a n t à l ' é c h e l l e du 1/60 une passe du barrage et les d e m i - p i l e s rive d r o i t e et r i v e gauche.
Il s'agissait de d é t e r m i n e r un radier p e r m e t - tant :
— De l i m i t e r au m a x i m u m les a f f o u i l l e m e n t s à l'aval des passes et en p a r t i c u l i e r au pied du radier ;
— De localiser le ressaut de façon à éviter l'ins- t a b i l i t é de l ' é c o u l e m e n t , ce q u i p o u v a i t être p r é j u d i c i a b l e p o u r les vannes en ris- q u a n t de les faire v i b r e r .
Ceci p o u r tous les cas de f o n c t i o n n e m e n t des vannes, é c o u l e m e n t par d é v e r s e m e n t sur le c o r p s supérieur, sous le c o r p s i n f é r i e u r , soit les deux s i m u l t a n é m e n t .
L e radier définitif r e t e n u après les essais effec- tués sur 5 autres types de radier est très c o u r t p u i s q u ' i l n'a q u e 20 m de l o n g alors q u e les liasses en ont 30 m (fig. 6 et 8 ) .
F I G . 8 . — C o n s t r u c t i o n des d e u x p r e m i è r e s p a s s e s d a n s la n a t u r e .
Les essais o n t m o n t r é q u ' i l était nécessaire d ' a u g m e n t e r le rayon de c o u r b u r e a m o n t du seuil, p o u r ne pas avoir de dépression sous la charge n o r m a l e de 3 m . L e r a y o n de c o u r b u r e est ainsi passé de 0,47 m à 0,70 m . D a n s ce cas, la dépression reste e n c o r e admissible q u a n d la charge passe à 4 m et m ê m e 4,50 m (fig. 7 ) . 3. F O R M E DU R A D I E R .
Les radiers des passes du barrage o n t fait
Il se présente sous la f o r m e d'une c u v e t t e où le ressaut se localise, et qui p e r m e t à l'aval la f o r m a t i o n d'un r o u l e a u r a m e n a n t les a l l u v i o n s c o n t r e le r a d i e r ; ceci e m p ê c h e d o n c les affouil- l e m e n t s j u s t e au pied des ouvrages.
L ' a f f o u i l l e m e n t m a x i m u m o b t e n u esl un peu i n f é r i e u r à 5 m (soit aux e n v i r o n s de la cote du r o c h e r ) et se situe à une distance de 20 m des o u v r a g e s ; cet a f f o u i l l e m e n t c o r r e s p o n d à un débit au barrage de 5 350 m3/ s ( o u v e r t u r e de 4 m du c o r p s i n f é r i e u r de la vanne sous la rete-
JUILLET 1955 - N" 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 375
Fie.. 9.
é c o u l e m e n t s o u s l a v a n n e p o u r u n d é b i t total
a u b a r r a g e de 5 350 m V s sous l a r e t e n u e n o r m a l e .
F i e . 10.
P r o t e c t i o n en e n r o c h e m e n t s d e v a n t les p i l e s .
nue n o r m a l e ) ; c o m p t e tenu du débit dérivé de 1 500 m V s ce débit é q u i v a u t donc à un débit du R h ô n e de 6 850 m3/ s p o u r l e q u e l la r e t e n u e devrait être n o r m a l e m e n t abaissée (fig. 9 ) .
4. P R O T E C T I O N EN AMONT DU BARRAGE ET DES BERGES EN A V A L .
De façon à éviter les afTouillements devant les piles du barrage qui se situent <S m en a m o n t des radiers, et que c e u x - c i ne se d é v e l o p p e n t
ensuite devant le radier, des e n r o c h e m e n t s de 2 à 3 tonnes ont été disposés a u t o u r des piles.
Ils se sont avérés stables j u s q u ' à des débits de 10 000 m: !/ s (barrage e n t i è r e m e n t o u v e r t ) ou j u s - qu'à 6 000 m: i/ s (deux passes sont f e r m é e s ) (fig. 10).
Des p r o t e c t i o n s en gabions de 4 t o n n e s et en e n r o c h e m e n t descendu j u s q u ' a u r o c h e r ont été prévues r i v e d r o i t e et r i v e gauche à l ' e x t r é m i t é du m u r d'aile, de façon à éviter l'attaque des talus qui leur f o n t suite.
37G L A H O U I L L E B L A N C H E N " 3 - JUILLET 1 9 5 5
I L — L e s d i g u e s i n s u b m e r s i b l e s C o m m e la cote de r e t e n u e n o r m a l e est 3 m au- dessus des plus hautes eaux c o n n u e s , il est nécessaire de b o r d e r la r e t e n u e de digues i n s u b - m e r s i b l e s , sur une l o n g u e u r de 4 k m sur la r i v e d r o i t e et 10 k m sur la r i v e gauche. Dans le p r o - jet i n i t i a l (fig. 11) ces digues suivaient le l i t m i n e u r du R h ô n e aussi b i e n en a m o n t de la prise que le l o n g du canal. M a i s la p r é s e n c e du b r a s d ' A n c ô n e r e n d difficile la r é a l i s a t i o n de ce p r o - jet s i m p l e au p o i n t de v u e h y d r a u l i q u e . E n effet, dans ce cas, la digue r i v e g a u c h e doit coupel- le bras d ' A n c ô n e à l ' a m o n t de c e l u i - c i , le traver- ser sur u n e l o n g u e u r de 1 k m , et les digues r i v e d r o i t e et r i v e gauche du canal d o i v e n t é g a l e m e n t le c o u p e r t r o i s fois. Cette d i s p o s i t i o n nécessitait donc u n cube i m p o r t a n t d ' a l l u v i o n s p u i s q u e les fonds du bras d ' A n c ô n e se s i t u e n t entre 10 et 12 m en dessous de la cote de r e t e n u e n o r m a l e . C'est p o u r q u o i la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e a p r é f é r é p o u r la digue r i v e gauche un tracé q u i b o r d e le l i t m a j e u r du R h ô n e , et q u i par c o n s é q u e n t i n c l u t à l ' i n t é r i e u r de la r e t e n u e le bras d ' A n c ô n e . Il se crée d o n c à l ' a m o n t du barrage u n lac d ' e n v i r o n 650 m de large et l'en- trée de la prise d'eau a une l a r g e u r de 400 m (fig. H ) .
Cette d i s p o s i t i o n se p r é s e n t a i t a priori assez mal au p o i n t de vue h y d r a u l i q u e . Sous la cote de r e t e n u e n o r m a l e et m ê m e en d é r i v a n t le débit m a x i m u m , l ' é c o u l e m e n t très instable f o r m e en effet des zones d'eau m o r t e ou t o u r b i l l o n n â m e s qui sont d'une p a r t une gêne p o u r la n a v i g a t i o n ,
et q u i , d'autre part, p e r m e t t e n t le d é p ô t des matières en suspension dans le canal.
L o r s q u ' o n abaisse la cote de r e t e n u e et q u e par c o n s é q u e n t l ' o n d i m i n u e le débit dérivé ( p é r i o d e de chasse) le débit q u i passe a l o r s par le bras d ' A n c ô n e p e u t devenir plus i m p o r t a n t que le débit dérivé, et il se p r o d u i t alors un c o u r a n t de r e t o u r le l o n g du m u s o i r d ' e n t r é e de la prise d'eau, d o n t les vitesses p e u v e n t attein- dre 3 m / s , le c e n t r e du canal étant a l o r s une zone d'eau m o r t e .
Une telle s i t u a t i o n est i n a d m i s s i b l e ; on a d o n c r e c h e r c h é une s o l u t i o n q u i p e r m e t dans tous les cas de c o n c e n t r e r l ' é c o u l e m e n t dans le canal p r o p r e m e n t dit, avec une r é p a r t i t i o n des vitesses la p l u s r é g u l i è r e possible. P o u r o b t e n i r ce résul- tat (fig. 12) :
— Il a fallu d'une part, c o u p e r le bras d ' A n - cône e n v i r o n 750 m en a m o n t de la p r i s e .
P o u r r é g u l a r i s e r l ' é c o u l e m e n t dans le canal, il était suffisant d'araser cette digue 2 m au- dessous de la r e t e n u e n o r m a l e , cote 75; mais en cas de vidange ou de r e m p l i s s a g e de la r e t e n u e , l ' é c o u l e m e n t sur la crête m e n a ç a i t de r u i n e r assez r a p i d e m e n t l ' o u v r a g e à m o i n s d'y p r é v o i r une p r o t e c t i o n onéreuse. I l a d o n c été j u g é p r é - férable de r e n d r e cette digue de c o u p u r e i n s u b - m e r s i b l e et de la surélever à la cote 78,50.
Il est bon de r e m a r q u e r que sa r é a l i s a t i o n est b e a u c o u p plus aisée q u e les digues i n s u b m e r - sibles b o r d a n t la r e t e n u e : elle n'a en effet à t r a v a i l l e r qu'à une pression très faible de l ' o r d r e de 1 m d'eau au m a x i m u m q u i c o r r e s p o n d u n i -
F i c . i l —. I m p l a n t a t i o n i n i t i a l e et i m p l a n t a t i o n finale des d i g u e s i n s u b m e r s i b l e s .
J U I L L E T 1955 - N " 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 377
q u e m e n t à la p e r t e de charge de l ' é c o u l e m e n t le p r é v u de déposer les l i m o n s p r o v e n a n t des l o n g de la c o u p u r e . fouilles et q u i sont inutilisables à la c o n s t r u c -
Cette digue se r a c c o r d e à une zone où il est tion des digues i n s u b m e r s i b l e s . Ces dépôts doi-
F i o . VA. — R é p a r t i t i o n des vitesses d a n s le c a n a l .
En haut: D é b i t d u R h ô n e , 4-OOOm-Vs; d é b i t d é r i v é , 1 500 n * V s ; r e t e n u e , 77.
En bas : D é b i t d u R h ô n e , 1 500 m 3 / s ; d é b i t d é r i v é , 1 500 m ' V s ; r e t e n u e , 77.
F i e . 12. — I m p l a n t a t i o n des o u v r a g e s de r é g u l a r i s a t i o n de l ' é c o u l e m e n t .
3 7 8 L A H O U I L L E B L A N C H E N " 3 - JUILLET 1 9 5 5
vent être arasés à la cote 75 e n v i r o n ; ils ne p e u - v e n t a v o i r q u ' u n effet f a v o r a b l e sur l ' é c o u l e m e n t en p r o l o n g e a n t l'effet de la digue de c o u p u r e .
— I l a fallu d'autre p a r t , p r é v o i r u n guideau d e r r i è r e le m u s o i r d'entrée de la prise d'eau p o u r é v i t e r à la veine l i q u i d e de d i v a g u e r e n t r e le canal p r o p r e m e n t dit et le bras d ' A n c ô n e . I l suffit d'araser ce g u i d e a u à la cote 75 et de le p r o l o n g e r sur 600 m p o u r avoir un c e n t r a g e satisfaisant de l ' é c o u l e m e n t . L a figure 13 d o n n e la r é p a r t i t i o n des vitesses dans le canal q u a n d il y a 4 000 m3/ s dans le R h ô n e et 1 500 m3/ s dérivés sous la cote de r e t e n u e n o r m a l e 77.
Q u a n d la c o t e de r e t e n u e est p l u s basse, l ' é c o u - l e m e n t est d ' a u t a n t m i e u x c e n t r é p u i s q u e les vitesses sont 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 e s et le t i r a n t d'eau p l u s faible.
I I I . — L a p r i s e d ' e a u
I n d é p e n d a m m e n t du p r o b l è m e de l ' é c o u l e - m e n t des eaux à l ' e n t r é e de la prise d'eau d o n t on v i e n t de p a r l e r à p r o p o s des digues i n s u b - m e r s i b l e s , il fallait de p l u s e m p ê c h e r les a l l u - vions de p é n é t r e r dans celle-ci.
P o u r q u ' i l y ait c h a r r i a g e des a l l u v i o n s dans le R h ô n e , il faut q u e la vitesse du c o u r a n t soit de l ' o r d r e de 2,5 m / s ; cette vitesse r é s u l t e aussi bien de l ' a p p l i c a t i o n de f o r m u l e s sur le début de c h a r r i a g e , q u e de v é r i f i c a t i o n s effectuées sur le m o d è l e ou dans la n a t u r e . Or, en p é r i o d e de f o n c t i o n n e m e n t n o r m a l , c'est-à-dire l o r s q u e la cote de r e t e n u e est à 77 N G F , les vitesses devant
la prise sont, q u e l que soit le débit dans le R h ô n e , t r o p faibles p o u r q u ' i l y ait r i s q u e d'en- trée d ' a l l u v i o n s (de l ' o r d r e de 1 à 1,50 m / s ) . Ce risque ne p e u t exister q u ' e n p é r i o d e de chasse, l o r s q u e le barrage est p r a t i q u e m e n t e n t i è r e m e n t o u v e r t .
Q u a n d les fonds de la r e t e n u e sont e n c o r e dans leur état i n i t i a l , c'est-à-dire q u a n d les dépôts d ' a l l u v i o n s q u i se f o r m e n t en q u e u e du r e m o u s n ' a u r o n t pas a t t e i n t la zone de la prise et du b a r r a g e par suite de chasses, le r i s q u e d ' e n g r a v e m e n t n ' a p p a r a î t q u e p o u r u n débit du R h ô n e c o m p r i s entre 5 000 et 6 000 ms/ s , c o m p t e tenu que l o r s q u e le b a r r a g e est e n t i è r e m e n t o u v e r t , le débit dérivé n'est q u e le 1/8 du débit du R h ô n e .
P a r c o n t r e l o r s q u e les fonds de la r e t e n u e sont p a r t i e l l e m e n t r e m b l a y é s (par e x e m p l e de 2 m e n v i r o n au m a x i m u m ) la r é p a r t i t i o n des vitesses en a m o n t de la prise est très différente et il p e u t y a v o i r r i s q u e d ' e n g r a v e m e n t du canal dès q u e le débit du R h ô n e a t t e i n t 3 000 m3/ s (barrage e n t i è r e m e n t o u v e r t ) .
Différentes d i s p o s i t i o n s relatives de la prise d'eau et du b a r r a g e , ainsi que de n o m b r e u s e s f o r m e s et i m p l a n t a t i o n s du seuil et du m u s o i r o n t été étudiées. O n n ' e n t r e r a pas ici dans le détail de cette mise au p o i n t . Mais on d o n n e r a les p r i n c i p e s et les résultats de cette étude.
Les p r i n c i p e s q u i o n t servi à o r i e n t e r les essais p o u r e m p ê c h e r l ' e n g r a v e m e n t de la prise en p é r i o d e de chasse sont les suivants :
— D é t e r m i n e r l ' i m p l a n t a t i o n et l ' o r i e n t a t i o n d'un seuil q u i en c r é a n t un t o u r b i l l o n à
F I G . 1 4 . — F o s s e créée d e v a n t le seuil d ' e n t r é e de la p r i s e .
JUILLET 1955 - N " 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 379
axe h o r i z o n t a l p e r m e t la f o r m a t i o n d'une fosse devant la prise, q u i s'entretient et q u i e m p ê c h e ainsi la p é n é t r a t i o n des allu- vions (fig. 12 et 14).
— A u g m e n t e r cet effet en i m p l a n t a n t un m u s o i r c o n v e n a b l e m e n t profilé q u i , d'une p a r t , guide c o r r e c t e m e n t l'eau à l'entrée du canal et q u i , par son effet sur le f o n d per- m e t l ' é v a c u a t i o n des m a t é r i a u x vers le b a r r a g e (fig. 12 et 14).
— Se servir de la digue n a t u r e l l e du R h ô n e c o m m e déflecteur de f o n d p o u r le débit solide, ce q u i c o n d u i t à la déraser à la cote 69, cote du seuil, et l ' e n l e v e r c o m p l è - t e m e n t à p r o x i m i t é du m u s o i r .
L a distance e n t r e la prise et le b a r r a g e a été f i n a l e m e n t fixée à 260 m .
Dans t o u s les cas que nous avons p u observer m ê m e p o u r des c o n d i t i o n s pessimistes de f o n c - t i o n n e m e n t des ouvrages, il n ' y a j a m a i s char- riage devant t o u t e la l a r g e u r de la p r i s e ; il est d o n c i n u t i l e de p r é v o i r un seuil sur les 170 m de l a r g e u r de l ' e n t r é e ; le seuil b é t o n n é a 80 m de l o n g e n v i r o n ce q u i c o r r e s p o n d avec une m a r g e de sécurité suffisante à la zone de r i s q u e
d'entrée des a l l u v i o n s . Il est arasé à la cote 69 et le r o c h e r dans cette zone se situe aux envi- rons de la cote 62.
Les p a r e m e n t s du m u s o i r o n t un f r u i t de 1/10 j u s q u ' à la cote 73, et au-dessus ils sont f o r m é s d'un talus de 2/1 j u s q u ' à la cote 79. L e u r s l o n - gueurs sont suffisantes p o u r p e r m e t t r e à la fosse de se créer l i b r e m e n t du côté du R h ô n e , sans p o u r cela r i s q u e r d'être p r é j u d i c i a b l e à la stabi- lité du talus à 3/1 q u i leur f o n t suite. Sa f o r m e en plan p e r m e t un b o n e n t o n n e m e n t de l'eau dans la prise sans d é c o l l e m e n t . Q u a n d les fonds de la r e t e n u e sont dans leur état naturel, p o u r une chasse effectuée avec un débit de 6 000 m3/ s dans le R h ô n e , en m a i n t e n a n t 750 m3/ s dérivés, la fosse créée devant le seuil s'étend sur le tiers de sa l o n g u e u r et atteint au pied du m u s o i r la cote du r o c h e r .
Si le fond du lit est r e m b l a y é de 2 m par e x e m p l e , l o r s q u ' o n a effectué une chasse p o u r un débit de 4 000 m3/ s dans le R h ô n e , en r é s e r v a n t un débit dérivé de 500 m3/ s , la fosse atteint les 4/5 de la l o n g u e u r du seuil (fig. 14).
P o u r un débit de 6 000 m3/ s , la fosse serait à peine plus l o n g u e mais sa largeur serait aug- m e n t é e .
C H A P I T R E II
É T U D E D E L A C O N S T R U C T I O N D U B A R R A G E
U n d o u b l e objectif nous a guidé l o r s de l'étude des phases de c o n s t r u c t i o n du b a r r a g e :
— P o u r le chantier, étudier la stabilité des digues de f e r m e t u r e soit en c o u r s de réa- l i s a t i o n , soit une fois t e r m i n é e s , en f o n c - t i o n des crues possibles du R h ô n e et, plus g é n é r a l e m e n t , t o u t ce q u i p e u t c o n c e r n e r la sécurité du c h a n t i e r du p o i n t de vue s t r i c t e m e n t h y d r a u l i q u e .
— P o u r la n a v i g a t i o n , s'assurer que p e n d a n t toutes les phases de c o n s t r u c t i o n , l ' é c o u - l e m e n t ne rende pas t r o p difficile le pas- sage des bateaux j u s q u ' a u x plus hautes eaux navigables : débit de l ' o r d r e de 4 000 m3/ s c o r r e s p o n d a n t à e n v i r o n 4 j o u r s en année m o y e n n e . E n p a r t i c u l i e r , il ne faut pas q u ' i l y ait dans la passe navigable de vitesses supérieures à 4,0 - 4,5 m / s , q u e la pente locale de la l i g n e d'eau soit t r o p f o r t e , q u ' i l y ait des o n d u - lations ( d é b u t de f o r m a t i o n d'un ressaut o n d u l é ) ou des c o u r a n t s t r a v e r s i e r s t r o p m a r q u é s , enfin il est nécessaire q u ' u n chenal à l'aval s'entretienne le m i e u x pos-
sible, sans nécessiter de dragages t r o p i m p o r t a n t s q u i sont o n é r e u x et de plus gênants p o u r la n a v i g a t i o n . N o t o n s dès à présent, t o u t e f o i s , que la présence du bras d ' A n c ô n e en absorbant une p a r t i e n o n négligeable du débit du1 R h ô n e d i m i n u e le débit q u i passe au barrage ( p o u r u n débit du R h ô n e de 4 000 m3/ s par e x e m p l e il s'écoule dans ce bras 600 m8/ s ) ; on a d o n c admis le p r i n c i p e de laisser ce bras o u v e r t p e n d a n t la plus grande p a r t i e des t r a v a u x .
L a n u m é r o t a t i o n des piles et des passes se fait à p a r t i r de la r i v e d r o i t e ; la p i l e n" 1 est donc la culée r i v e d r o i t e ; la, p i l e n" 7, la culée rive gauche. L a passe n° 1 est la p r e m i è r e à d r o i t e , c o m p r i s e entre les piles n°* 1 et 2.
I. — Essais p r é l i m i n a i r e s
N o u s ne nous é t e n d r o n s pas sur les essais p r é - l i m i n a i r e s ; en p a r t i c u l i e r , différentes l a r g e u r s e n t r e piles o n t été envisagées p o u r p e r m e t t r e la c r é a t i o n d'une passe navigable en c o u r s de chan-
380 L A H O U I L L E B L A N C H E N° 3 - JUILLET 1955
l i e r ( u n e passe de 45 m ou 2 passes de 20 m séparées par une pile de 5 m c o n s t r u i t e en phase u l t é r i e u r e ) . F i n a l e m e n t le barrage définitif adopté est f o r m é de 6 passes égales de 26 m séparées par des piles de 6 m , la passe navigable devant être f o r m é e par la j u x t a p o s i t i o n de 2 passes de 26 m et de l ' e m p r i s e de la p i l e i n t e r - m é d i a i r e à achever en phase u l t é r i e u r e .
Les essais p r é l i m i n a i r e s o n t é g a l e m e n t p o r t é
1. D É R I V A T I O N N A V I G A B L E .
L a d é r i v a t i o n navigable p r é s e n t a i t a priori l'avantage c e r t a i n de placer la n a v i g a t i o n en dehors de toutes les sujétions du c h a n t i e r .
L a l o n g u e u r de ce canal est d ' e n v i r o n 1 200 m , sa largeur au p l a f o n d est de 56 m , ses talus sont à 2 / M f i g . 15).
Les essais o n t été effectués p o u r la phase II de
F i n . 15. — P r o j e t de d é r i v a t i o n n a v i g a b l e .
sur la d é t e r m i n a t i o n de la cote à d o n n e r au radier de la passe navigable. E n effet, si on réa- lise le r a d i e r de la passe navigable à la cote défi- n i t i v e 65, l ' é c o u l e m e n t dans c e l l e - c i est v o i s i n de l ' é c o u l e m e n t c r i t i q u e , ce q u i p r o v o q u e des vitesses i m p o r t a n t e s et un ressaut o n d u l é à l'aval. P a r e x e m p l e à 3 500 nry's avec 2 passes batardées et 2 passes affouillables la vitesse atteint déjà 4,5 m / s et l ' a m p l i t u d e des ondula- tions 1 m .
Si le radier est arasé à la cote p r o v i s o i r e de 63, soit 2 m plus bas, la vitesse t o m b e à 3,50 m et il n ' y a p l u s d ' o n d u l a t i o n .
I I . — C h o i x e n t r e d e u x p r o j e t s e n v i s a g é s P o u r la r é a l i s a t i o n du barrage, deux p r o j e t s p r i n c i p a u x f u r e n t ensuite envisagés q u i p e r m e t - taient en p a r t i c u l i e r , de r é d u i r e le n o m b r e des phases de c o n s t r u c t i o n t o u t en r e s p e c t a n t cer- tains des p r i n c i p e s énoncés plus h a u t .
— L e p r e m i e r p r o j e t consiste à effectuer la c o n s t r u c t i o n du barrage en 2 phases en batar- danl les 6 passes 3 par 3; on u t i l i s e la dériva- tion du L a v a i z o n p o u r créer alors une dériva- tion navigable.
— L e d e u x i è m e p r o j e t consiste à effectuer la c o n s t r u c t i o n du b a r r a g e en 3 phases en batar- dant les 6 passes deux par deux. L a n a v i g a t i o n passe t o u j o u r s à travers le c h a n t i e r du barrage, mais la d é r i v a t i o n du L a v a i z o n est u t i l i s é e p o u r l i m i t e r le débit passant à travers c e l u i - c i , et p o u r r e n d r e ainsi possible la n a v i g a t i o n en d e r n i è r e phase.
U n e étude h y d r a u l i q u e p o u v a i t u t i l e m e n t départager ces deux s o l u t i o n s .
c o n s t r u c t i o n c'est-à-dire q u a n d 3 passes sont t e r m i n é e s avec leur radier à la, cote définitive de 65, les 3 autres passes sont batardées. Les essais ont p o r t é sur des débits é c h e l o n n é s de 1 000 à 6-000 ni'Vs.
Ils ont m o n t r é que :
— L e débit se partage p r e s q u e é g a l e m e n t entre le canal et le barrage ( c o m p t e tenu du débit du bras d ' A n c ô n e q u i d i m i n u e le débit du R h ô n e dans cette r é g i o n ) (fig. 1 6 ) ;
Débé en m'/s
0 10OO 20CO SCCO 40OO 5CCO
F I G . 16. — R é p a r t i t i o n des d é b i t s .
— J u s q u ' a u x plus hautes eaux navigables, 4 000 m3/ s dans le R h ô n e , le canal reste stable, l ' é c o u l e m e n t est r é g u l i e r ( p e n t e p r e s q u e u n i f o r m e de 0 , 1 6 . 1 0 ~3) et les vitesses ne dépassent pas 3,50 m / s ;
— A p a r t i r de ce débit les talus c o m m e n c e n t à s'éroder et il y a c h a r r i a g e sur le f o n d ;
JUILLET 1955 - N" 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 381
— E n f i n , par suite du r e m o u s i m p o r t a n t dû à l ' o b s t r u c t i o n de la m o i t i é du l i t du R h ô n e et de la d i m i n u t i o n du débit au barrage, la f o r c e t r a c t r i c e entre l'entrée de la déri- v a t i o n et le b a r r a g e est très faible et ne p e r m e t plus d'assurer le c h a r r i a g e des a l l u v i o n s du R h ô n e . P r e s q u e la t o t a l i t é du débit solide se dépose donc soit dans le R h ô n e en p a r t i c u l i e r sur la r i v e gauche, soit à l'entrée de la d é r i v a t i o n .
A p r è s avoir r e p r o d u i t sur le m o d è l e une c r u e de 5 j o u r s à 4 000 m3/ s (en année m o y e n n e le débit dépasse 4 000 m3 p e n d a n t e n v i r o n 4 j o u r s ) , la crête des dunes a t t e i n t déjà la cote 68 soit 0,50 m au-dessus de l'étiage ( e n v i r o n 5 0 0 m3/ s ) . L a n a v i g a t i o n est d o n c r e n d u e p r a t i q u e m e n t
à cette m ê m e cote. Les deux autres passes sont batardées. Les essais o n t été effectués avec la passe navigable au centre, et par c o n s é q u e n t les deux passes rive gauche batardées.
Les essais p r é l i m i n a i r e s avaient m o n t r é que les c o n d i t i o n s faites à la n a v i g a t i o n seraient t r o p sévères si, p o u r cette phase, deux passes étaient s i m u l t a n é m e n t fermées (vitesses dans la passe navigable de 4,85 m / s et o n d u l a t i o n s supérieures à 1 m p o u r les plus hautes eaux n a v i g a b l e s ) . P o u r p o u v o i r n é a n m o i n s achever ainsi le bar- rage et gagner une phase de travaux, on se sert donc de la d é r i v a t i o n du L a v a i z o n c o m m e exu- t o i r e de c r u e . L a cote du p l a f o n d de ce canal est arasé à 64, sa largeur m i n i m u m est de 24 m et un seuil en arc de cercle f o r m é de p a l p l a n c h c s ara- sées à la cote 69, fait c o m m u n i q u e r le R h ô n e avec
i m p o s s i b l e (fig. 17). L e v o l u m e à draguer m e s u r é sur le m o d è l e serait alors de l ' o r d r e de 200 000 m3, ce q u i r e n d très o n é r e u x l ' e n t r e t i e n de ce canal, t r a v a i l de plus gênant p o u r la navi- g a t i o n . C'est l ' u n e des raisons q u i o n t c o n d u i t la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e à ne pas r e t e n i r ce p r o j e t .
2. D É R I V A T I O N D E C R U E .
D a n s le d e u x i è m e p r o j e t la d é r i v a t i o n de crue (fig. 18) ne d o i t être u t i l i s é e q u e p e n d a n t la phase I I I de c o n s t r u c t i o n du b a r r a g e ( l ' a v a n t d e r n i è r e ) . P e n d a n t les phases I et H, les passes I et II o n t été t e r m i n é e s ainsi que les piles 1, 2 et 3; les radiers de deux passes c o n s é c u t i v e s o n t été réalisés à la cote p r o v i s o i r e de 63, mais la p i l e i n t e r m é d i a i r e n'est q u e fondée et arasée
cette d é r i v a t i o n ( i m p l a n t a t i o n i n i t i a l e ) . L e p r o - j e t a été essayé à des débits croissants de 2 000
FIG-, 1 8 . — I m p l a n t a t i o n de la, d é r i v a t i o n d e c r u e . F I G . 17. — D u n e d ' e u g r a v e m e n t à l ' e n t r é e de l a d é r i v a t i o n n a v i g a b l e .
3 8 2 L A H O U I L L E B L A N C H E N° 3 - JUILLET 1955
à 6 000 m3/ s ; p o u r les débits i n f é r i e u r s , l ' é c o u - l e m e n t dans la d é r i v a t i o n est n u l ou n é g l i g e a b l e . O n a tracé ainsi la c o u r b e des débits dérivés et par c o n s é q u e n t du débit r é s i d u a i r e au barrage, en f o n c t i o n du débit du R h ô n e , c o m p t e t e n u du débit q u i passe t o u j o u r s par le bras d ' A n c ô n e (fig. 19).
P o u r les plus hautes eaux navigables (4 0 0 0 m3/ s ) , la vitesse m a x i m u m de l ' é c o u l e - m e n t dans la passe est de 4,0 m / s soit u n e d i m i - n u t i o n de 20 % sur les vitesses. I l ne se p r o - d u i t pas d ' o n d u l a t i o n s m e s u r a b l e s . L a vitesse d i m i n u e d o n c dans une p r o p o r t i o n très appré- c i a b l e ; en effet si la cote du plan d'eau un peu en a m o n t du barrage est s e n s i b l e m e n t la m ê m e , le débit a d i m i n u é d ' e n v i r o n 670 m3/ s absorbés par P e x u t o i r e de c r u e s ; ceci suffit p o u r s'écar- ter n o t a b l e m e n t des c o n d i t i o n s d ' é c o u l e m e n t c r i t i q u e dans la passe n a v i g a b l e .
D ' a u t r e part, la r e p r o d u c t i o n d'une année
F I G . 19. —• R é p a r t i t i o n des d é b i t s .
s c h é m a t i q u e de débit s u p é r i e u r à 3 000 m3/ s (2 m o i s à 3 000 m3/ s , 3 j o u r s à 4 000 m3/ s et 1 j o u r à 5 000 m3/ s ) a m o n t r é q u ' u n e p a r t i e n o n n é g l i g e a b l e du débit solide t r a n s i t a i t à t r a v e r s le barrage et les dépôts q u i se f o r m e n t soit dans le R h ô n e sur la r i v e d r o i t e , soit à l ' e n t r é e de la d é r i v a t i o n , ne sont pas u n e gêne p o u r la naviga- t i o n , p u i s q u e le chenal est alorsl sur la r i v e gau- che du R h ô n e , et q u ' i l s ne l i m i t e n t pas le débit dérivé p u i s q u ' i l s sont l o i n d ' a t t e i n d r e la c r ê t e du seuil.
Ce p r o j e t est donc viable et son p r i n c i p e a été adopté par la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e . N o u s n ' e n t r e r o n s pas dans le détail des essais q u i ont été effectués p o u r m i e u x adapter le canal à son d o u b l e r ô l e d ' e x u t o i r e de c r u e p e n d a n t les t r a v a u x et de d é r i v a t i o n définitive du L a v a i z o n .
Cette étude n o u s a a m e n é à décaler le seuil j u s q u ' à l'aval de la d é r i v a t i o n , en l'arasant à la c o t e 68,50 de façon que le débit dérivé p e n d a n t les t r a v a u x reste le m ê m e (fig. 18).
P o u r que ce seuil reste stable l o r s q u ' u n e c r u e i m p o r t a n t e du L a v a i z o n ( m a x i m u m de s é c u r i t é 500 m3/ s ) se p r o d u i t , alors q u ' à l'aval du barrage il n ' y a q u e le débit réservé du R h ô n e (de l'or- dre de 50 m3/ s ) , on a été c o n d u i t à f r a c t i o n n e r la c h u t e de 3,50 m q u i se p r o d u i t à l'aval de la d é r i v a t i o n en a j o u t a n t un d e u x i è m e seuil arasé à la cote 67,50. Ces deux seuils sont f o r m é s d'en- r o c h e m e n t s d'une t o n n e au m a x i m u m , p r o t é g é s en surface par des g a b i o n s p o u r le seuil le plus en aval. L ' é c o u l e m e n t dans tous les cas reste c a l m e dans le canal, et ses berges ne s'érodent pas. E n f i n des essais o n t p e r m i s de p r é v o i r les travaux nécessaires p o u r stabiliser c o r r e c t e m e n t le l i t du L a v a i z o n en a m o n t du c o u d e et éviter ainsi son é r o s i o n régressive.
I I I . — P h a s e s d e construction d u b a r r a g e
1. PHASE I DE CONSTRUCTION.
P e n d a n t la phase I de c o n s t r u c t i o n du bar- rage, les t r a v a u x suivants sont effectués :
— m i s e en place des cellules a m o n t et aval de la p i l e 3,
— m i s e en place du caisson de la p i l e 3,
— b a t a r d e m e n t des passes I et II,
— m i s e en place des cellules a m o n t et aval de la p i l e 5 et du caisson de celle-ci (fig. 2 0 ) . Les essais o n t p o r t é p r i n c i p a l e m e n t sur : a) L A CONSTRUCTION DES DIGUES DE F E R M E T U R E . L a f e r m e t u r e a été effectuée sur le m o d è l e avec u n m a t é r i a u assez p r o c h e en s i m i l i t u d e de celui de la n a t u r e : de 30 m m à 300 m m .
Les digues o n t u n e l o n g u e u r d ' e n v i r o n 80 m , leur l a r g e u r en crête est de 6 m , elles sont ara- sées à la cote 72 (la c r ê t e du batardeau à 75,5), la pente du talus est la p e n t e n a t u r e l l e d ' é q u i - libre 3/2.
L a f e r m e t u r e a été étudiée sur le m o d è l e en c o m m e n ç a n t soit par la digue aval, soit par la digue a m o n t p o u r u n débit de 3 000 m3/ s , débit au-dessus d u q u e l les t r a v a u x n ' a u r a i e n t pas été effectués.
Fermeture par la digue aval
L o r s q u ' o n c o m m e n c e la f e r m e t u r e par la digue aval, les vitesses a u g m e n t e n t dans de notables p r o p o r t i o n s au fur et à m e s u r e de l ' a v a n c e m e n t de la digue. A l o r s que dans le R h ô n e la vitesse est de 2,30 m / s elle atteint déià 3,50 m / s l o r s q u e le 1/3 de la digue est en p l a c e ; p u i s 3,75 m / s p o u r les 2/3 en p l a c e et 3,90 m / s l o r s q u e le pied du talus de digue a t t e i n t la c e l l u l e ( c r ê t e à 12 m ) . Les m a t é r i a u x entraînés en e x t r é m i t é du talus
JUILLET 1955 - N" 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 383
F I G . 20. — I m p l a n t a t i o n de l a p h a s e I .
se déposent à l'aval et c o m b l e n t la fosse d'af- f o u i l l e m e n t q u i s'est créée auparavant a u t o u r de la cellule autostable. L a f e r m e t u r e s'achève ensuite plus r a p i d e m e n t .
Fermeture par la digue amont L a f e r m e t u r e par la digue a m o n t s'avère plus
facile et c'est cette s o l u t i o n qui a été f i n a l e m e n t adoptée.
L a digue a m o n t j o u e en effet le r ô l e d'un déflecteur en d i r i g e a n t l ' é c o u l e m e n t vers les passes I I I et I V , dès que le 1/3 de la largeur est en place. Ce r ô l e est d'ailleurs facilité par les atterrissements du L a v a i z o n qui ont déjà une
F I G . 21. — D i g u e de f e r m e t u r e a m o n t en c o u r s d ' a v a n c e m e n t .
384 L A H O U I L L E B L A N C H E N° 3 - JUILLET 1955
tendance à d i r i g e r l ' é c o u l e m e n t vers la gauche.
Les vitesses en tête de digue sont m o i n s i m p o r - tantes. A 18 m de la f e r m e t u r e totale, la vitesse est au m a x i m u m de 3,60 m / s en surface, m a i s au fond, au pied du talus, elle t o m b e à 2,30 m / s ce q u i ne p e r m e t pas l ' e n t r a î n e m e n t des m a t é - r i a u x (fig. 21). Cette f e r m e t u r e a nécessité un cube de 6 000 m3 e n v i r o n (fig. 2 2 ) .
dans la n a t u r e après la f e r m e t u r e , on a pu les c o m p a r e r avec celles obtenues sur le m o d è l e . P o u r un débit de 590 m3/ s la vitesse m e s u r é e
dans la passe n a v i g a b l e est de 2,10 m / s sur le m o d è l e et de 2,15 m / s dans la n a t u r e ; la c o t e à l'échelle 152,7 (300 m à l ' a m o n t du b a r r a g e ) est 68,0 sur le m o d è l e et 67,95 dans la n a t u r e . P o u r un débit de 1 600 m3/ s on a o b t e n u des
F I G . 2 2 — D i g u e de f e r m e t u r e a m o n t a c h e v é e .
L a m ê m e f e r m e t u r e a été effectuée dans la n a t u r e en août 1953 avec un débit de l ' o r d r e de 1 000 m3/ s sans aucun i n c i d e n t , et a nécessité s e n s i b l e m e n t le m ê m e cube de m a t é r i a u x .
b) V I T E S S E S DANS LA PASSE NAVIGABLE AUX DIFFÉRENTS DÉBITS. — Les vitesses dans la passe navigable d é p e n d e n t e s s e n t i e l l e m e n t de l'état des fonds dans celle-ci. Sous l'effet de la d i m i n u t i o n de la section du R h ô n e , les vitesses a u g m e n t e n t , et les a l l u v i o n s q u i f o r m e n t une c o u c h e de 4 m sur le r o c h e r sont p r o g r e s s i v e m e n t entraînées vers l'aval; les fonds s'abaissent ainsi j u s q u ' à ce que le r o c h e r soit c o m p l è t e m e n t décapé, c'est-à- dire s e n s i b l e m e n t après un débit de l ' o r d r e de 3 500 m3/ s .
A i n s i les vitesses q u i étaient i n i t i a l e m e n t p o u r 5 9 0 m3/ s de 2,12 m / s , t o m b e n t à 1,15 m et p o u r 1 500 m3/ s elles t o m b e n t de 3,70 m / s à 2,50 m / s .
A 3 500 m3/ s elles sont de l ' o r d r e de 4,20 dans les passes I I I et I V et dans V et V I de 3,80 m / s . L a dune des m a t é r i a u x q u i se f o r m e à l'aval avance l e n t e m e n t mais n ' o b s t r u e pas le chenal navigable.
Des mesures de vitesse ayant été effectuées
vitesses de 3,95 m / s dans la passe n a v i g a b l e et de 3,70 m / s dans les passes V - V I ; dans la n a t u r e la m o y e n n e dans les deux passes est de 3,84 m / s . L a cote à l ' é c h e l l e 152,7 est de 69,73 sur le m o d è l e et de 69,75 dans la n a t u r e . On a r e p r o d u i t sur le m o d è l e le m ê m e c y c l e de débit q u e dans la n a t u r e , ainsi que l'avance- m e n t des t r a v a u x ; ce c y c l e p r é s e n t a i t deux m a x i m a 2 900 m3/ s et 1 800 m3/ s , séparés par une décrue de 900 m3/ s .
A la fin de ce c y c l e les fonds t r o u v é s sur le m o d è l e o n t été c o m p a r é s avec c e u x sondés par la C o m p a g n i e N a t i o n a l e du R h ô n e , profils par profils.
Cette c o m p a r a i s o n a m o n t r é que les fonds é v o l u e n t sur le m o d è l e avec une b o n n e s i m i l i - t u d e ; la c o h é s i o n des a l l u v i o n s du R h ô n e ne j o u e donc pas dans cette zone (le sable e m p l o y é sur le m o d è l e est sans c o h é s i o n ) et on o b t i e n t ainsi u n e s i m i l i t u d e c o r r e c t e des t e m p s de char- riage ou d ' a f f o u i l l e m e n t .
A la fin de ce cycle les vitesses o n t été m e s u - rées dans la passe navigable c o m m e elles avaient été mesurées sur place p o u r u n débit de 745 m3/ s .
JUILLET 1955 - N" 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 385
L e s r é s u l t a t s f u r e n t les suivants :
Vitesse dans le 1/3 r i v e d r o i t e de la passe navi- gable :
2,30 m / s m o d è l e et n a t u r e
Vitesse au centre de la passe navigable : 2,35 m / s m o d è l e et n a t u r e
Vitesse dans le 1/3 r i v e gauche :
2,20 m / s m o d è l e et 2,30 m / s n a t u r e . 2. PHASE I I DE CONSTRUCTION.
E n phase II de c o n s t r u c t i o n , on d o i t réaliser le radier de deux passes c o n s é c u t i v e s à la cote p r o v i s o i r e de 03, ainsi que les f o n d a t i o n s de la pile i n t e r m é d i a i r e q u i reste arasée à la m ê m e cote, de façon à laisser libre une l a r g e u r de 58 m q u i servira de passe navigable p o u r la phase suivante des t r a v a u x .
Les essais ont p e r m i s p r i n c i p a l e m e n t de l'aire le c h o i x e n t r e les deux phases II possibles (fig. 23). O n p o u v a i t en effet soit batarder les liasses I I I - I V ( p r o j e t I ) soit batarder les passes V et V I ( p r o j e t I I ) , les é l é m e n t s d ' a p p r é c i a t i o n p o r t a n t à la fois sur le c o m p o r t e m e n t des digues de f e r m e t u r e en c o u r s d ' a v a n c e m e n t , et sur les c o n d i t i o n s laissées à la n a v i g a t i o n (vitesse et m a i n t i e n d'un chenal n a v i g a b l e ) . D a n s les deux cas le batardeau du m u s o i r est en place, e m p i é - tant l é g è r e m e n t sur le d é b o u c h é des passes V et V I .
a) P R O J E T I
a ) Etude de la digue de fermeture :
L a f e r m e t u r e a été effectuée p o u r un débit de 2 000 m3/ s à p a r t i r de la c e l l u l e aval de la pile 3;
F I G . 2 4 . — P h a s e I I , p r o j e t I . D i g u e de f e r m e t u r e a v a l a c h e v é e .
la cote d'arasement de la digue est de 72 et sa largeur de crête 4 m . A u fur et à m e s u r e de son a v a n c e m e n t , les vitesses o n t été mesurées dans
F I G . 2 3 . — P r o j e t s I et I I p o u r la p h a s e I I .
les passes du barrage et la r é p a r t i t i o n des débits en a été ainsi déduite. O n a pu ainsi r e m a r q u e r que la passe centrale débite e n c o r e p l u s
ce 00 o s
LA HOUILLE BLANCHE • N" 3 - JUILLET 1955
F i e . 2 5 . — P h a s e I I , p r o j e t I . E v o l u t i o n d u c h e n a l n a v i g a b l e à l ' a v a l d u b a r r a g e .
F _0. 26. — P h a s e I I , p r o j e t I I . E v o l u t i o n d u c h e n a l n a v i g a b l e à l ' a v a l d u b a r r a g e .
JUILLET 1955 - N° 3 L A H O U I L L E B L A N C H E 387
(770 m3/ s ) q u e la passe navigable (650 n i3/ s ) m ê m e si la digue de f e r m e t u r e est en place sur 20 m . L e s vitesses sont donc i m p o r t a n t e s à l'ex- t r é m i t é de la d i g u e ; la crête du talus s'érode et les m a t é r i a u x entraînés f o r m e n t une b a n q u e t t e à l'aval, d o n t la l o n g u e u r est d ' e n v i r o n 20 m ; une fois celle-ci stabilisée la f e r m e t u r e p e u t s'achever sans perte de m a t é r i a u x . L a passe navigable c o m m e n c e alors à s'affouiller et elle débite 1 120 m3/ s (fig. 24). L a réalisation de cette digue nécessite une v o l u m e d ' a l l u v i o n s d'envi- r o n 12 000 m3.
P ) Etude du chenal navigable :
P o u r avoir une certaine m a r g e de sécurité dans l'étude du chenal navigable on a r e p r é s e n t é sur le m o d è l e l'onde de c r u e q u i p r é s e n t a i t la décrue la plus rapide depuis 35 ans; le débit passe de 1 500 m3/ s à 5 000 m3/ s en 10 j o u r s , et de 5 000 m3/ s à 800 m8/ s en 15 j o u r s .
Les vitesses dans la passe navigable sont p o u r ce p r o j e t I assez i m p o r t a n t e s : 5 m / s à 4 000 m3/ s . Il est d'autre p a r t nécessaire de draguer u n cube i m p o r t a n t de m a t é r i a u x p o u r m a i n t e n i r le chenal navigable. L e s a l l u v i o n s e n c o r e en place dans la passe r i v e gauche (passes V - V I ) sont entraînées en effet vers l'aval. E l l e s f o r m e n t alors une dune q u i ne laisse pas le t i r a n t d'eau nécessaire à la n a v i g a t i o n en étiage (fig. 25).
b) P R O J E T I I
a) Etude de la digue de fermeture :
L a f e r m e t u r e des passes V - V I a été effectuée é g a l e m e n t p o u r un débit de 2 0 0 0 m3/ s en par- t a n t de la berge r i v e gauche et de l ' a m o n t du barrage. Cette f e r m e t u r e s'avère b e a u c o u p plus facile que la p r é c é d e n t e car la passe V - V I est m o i n s large et les a l l u v i o n s sont e n c o r e en place sur le r o c h e r ; le futur e m p l a c e m e n t de la passe V I e m p i è t e d ' e n v i r o n 10 m sur la berge r i v e gauche, et au fur et à m e s u r e de son a v a n c e m e n t la digue j o u e le rôle d'un déflecteur en déviant le c o u r a n t vers la passe centrale. L e s vitesses sont n o t a b l e m e n t plus faibles : 2,70 m / s au lieu de 3,30 m / s en e x t r é m i t é de digue et les m a t é r i a u x ne sont plus alors e n t r a î n é s vers l'aval.
L a f e r m e t u r e sur le m o d è l e a nécessité un v o l u m e d ' e n v i r o n 7 000 m3.
P ) Etude du chenal à l'aval du barrage :
L a m ê m e onde de c r u e a été r e p r o d u i t e sur le m o d è l e . L e s vitesses dans la passe navigable sont n e t t e m e n t plus faibles que dans le p r o j e t I, 4,20 m / s à 4 0 0 0 m3/ s soit de l ' o r d r e de 1 m / s
en m o i n s , le débouché est en effet n e t t e m e n t a c c r u dans cette s o l u t i o n .
A la fin de la crue le c h e n a l navigable s'est m a i n t e n u et aucun dragage n'est d o n c néces- saire (fig. 26).
c) PHASE I I I DE CONSTRUCTION
Ces essais m o n t r e n t donc que p o u r la phase II, le p r o j e t II est n e t t e m e n t préférable au p r o j e t I;
mais il faut vérifier que ce p r o j e t reste égale- m e n t valable en phase I I I .
P o u r le p r o j e t I, la phase I I I c o m p r e n d la réa- lisation des passes V et V I , la passe navigable étant au c e n t r e .
F I G . 27. — P h a s e I I I , p r o j e t s I et I I .
P o u r le p r o j e t II, la phase I I I c o m p r e n d la réalisation des passes I I I - I V , la passe navigable se situant rive gauche (fig. 27).
Dans les deux cas la d é r i v a t i o n de c r u e du L a v a i z o n est en service.
a) Digue de fermeture :
L a f e r m e t u r e des passes V - V I p o u r le p r o j e t I s'effectue p r a t i q u e m e n t de la m ê m e façon q u ' e n phase II p o u r le p r o j e t II, mais les fonds sont plus bas car une p a r t i e des a l l u v i o n s a été
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e n t r a î n é e vers l'aval. L a f e r m e t u r e des passes I I I - I V p o u r le p r o j e t II, s'effectue par c o n t r e , plus f a c i l e m e n t en phase I I I , q u ' e n , phase II, car le d é b o u c h é laissé par les passes V - V I est alors p l u s grand.
P ) Chenal navigable :
L e m ê m e cycle de débits a été r e p r o d u i t sur le m o d è l e ( m a x i m u m 5 000 m3/ s ) . P o u r les deux p r o j e t s les vitesses dans la passe navigable sont équivalentes, de l ' o r d r e de 4,00 m / s à 4 000 m3/ s (plus de 5 0 0 m3/ s sont absorbés par la dériva- t i o n de c r u e ) .
phase II d e r r i è r e les b a t a r d e a u x des passes V - V I (fig. 29).
L ' a v a n t a g e m a r q u é du p r o j e t I I sur le p r o j e t I en phase II se c o n s e r v e d o n c en phase I I I et c'est ce p r o j e t q u i a été adopté.
L a f e r m e t u r e de la digue a m o n t des passes V- V I a été effectuée sur place le 8 s e p t e m b r e der- n i e r p o u r un débit de 1 100 m3/ s . Cette f e r m e - t u r e s'est passée sans i n c i d e n t ; elle a nécessité un v o l u m e de. l ' o r d r e de 8 500 m3, les m a t é - r i a u x e m p l o y é s étant plus fins q u e les m a t é - r i a u x h o m o l o g u e s utilisés sur le m o d è l e . E l l e a c o n f i r m é p l e i n e m e n t les essais effectués sur le m o d è l e .
F I G . 29. — P h a s e I I I , p r o j e t I I . E v o l u t i o n d u c h e n a l n a v i g a b l e à l ' a v a l d u b a r r a g e .
P o u r le p r o j e t I, les dépôts i m p o r t a n t s q u i se f o r m e n t en phase II d e r r i è r e les b a t a r d e a u x et q u i a t t e i g n e n t la cote 68, o b s t r u e n t en phase I I I le chenal navigable et nécessitent par consé- q u e n t un dragage, m ê m e si avant d é b a t a r d e m e n t on drague déjà à la cote 65 (fig. 28).
P o u r le p r o j e t II, il se m a i n t i e n t u n é t r o i t che- nal q u ' i l est nécessaire t o u t e f o i s d'élargir par dragage; mais on p e u t en r é d u i r e f a c i l e m e n t l ' i m p o r t a n c e par un dragage p r é l i m i n a i r e en
L e s figures 30 à 34 m o n t r e n t la m ê m e f e r m e - t u r e effectuée sur le m o d è l e et sur place.
d) P H A S E I V DE CONSTRUCTION
En phase I V de c o n s t r u c t i o n on achève les radiers j u s q u ' à leur cote définitive 65 et on ter- m i n e la pile i n t e r m é d i a i r e (fig. 35).
L e s vannes des 4 autres passes sont en place, et on p e u t p r o c é d e r ainsi à la mise en r e t e n u e .
F i n . 28. — P h a s e I I I , p r o j e t I . E v o l u t i o n d u chenal n a v i g a b l e à l ' a v a l d u b a r r a g e .
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F I G . 3 0 . — P h a s e I I . A v a n c e m e n t de l a d i g u e
de f e r m e t u r e a m o n t ( n a t u r e ) .
L a n a v i g a t i o n passe alors par le canal de dériva- t i o n . L e s essais ont p o r t é p r i n c i p a l e m e n t sur l'étude de la digue de f e r m e t u r e . E l l e fut réali- sée sur le m o d è l e p o u r un débit de 2 000 m3/ s et ne s'avère pas plus difficile q u ' e n phase II, elle nécessite un cube de m a t é r i a u x plus i m p o r t a n t . Les fonds sont en effet plus bas car le r o c h e r est c o m p l è t e m e n t décapé et cette digue est ara- sée à la cote 72 avec une largeur en c r ê t e de 8 m . L e v o l u m e total est de 16 000 m3.
F I G . 3 1 . — A v a n c e m e n t de la d i g u e
de f e r m e t u r e a m o n t ( m o d è l e ) . F I G . 3 5 . — P h a s e I V de c o n s t r u c t i o n .
F I G . 3 2 . — D i g u e de f e r m e t u r e a m o n t a c h e v é e
( m o d è l e ; .
F I G . 3 3 . — D i g u e de f e r m e t u r e a m o n t a c h e v é e ( n a t u r e ) .
F I G . 3 4 . — E n s e m b l e de la d i g u e de f e r m e t u r e a m o n t
a c h e v é e .
