Barrages

Ouvrages annexes

Ouvrages
Ouvragesannexes
annexes

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FÉ DÉRA LE D E LA USAN NE
Barrages
Ouvrages annexes

Ouvrages
Ouvragesannexes
annexes

Ö Dérivation pendant la construction

Ö Evacuateurs de crues
Ö Vidanges de fond
Ö Prises d’eau

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Ouvrages annexes

Dérivation
Dérivation--débit
débitde
dedimensionnement
dimensionnement

Ö Principe: la construction d’un barrage ne doit pas provoquer des

ondes de crues qui dépassent les conditions naturelles (sans barrage)
Ö Débit de dimensionnement
Š barrages en béton: période de retour 25-50 ans
Š barrages en remblai: période de retour 80-100 ans
déversement contrôlé pendant la période de crues: période de retour 10-20 ans
Ö Risque d’inondation du chantier pendant la construction
⎛ 1⎞
n p: période de retour du débit de
r =1− ⎜1 − ⎟ dimensionnement
⎝ p⎠
n: durée du chantier

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Ouvrages annexes

Capacité
Capacitééconomique
économiquede
dela
ladérivation
dérivation

Ö Conséquences financières en cas d'inondation

Cd : conséquences financières
Vd = r ⋅ Cd r : risque d'inondation
Vd : valeur du dégât probable (vulnérabilité)
Coûts

Cc Qopt : capacité économique de la

Qopt dérivation
Cc : coûts de construction pour les
ouvrages de dérivation
Vd : valeur du dégât probable
Vd

Crue de dimensionnement de la dérivation

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Barrages
Ouvrages annexes

Types
Typesde
dedérivation
dérivation
Dérivation
Dérivationintégrale
intégrale

2
1
1 Barrage en construction
2 Galerie de dérivation
3 Batardeau amont
4 4 Batardeau aval

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Types
Typesde
dedérivation
dérivation
Dérivation
Dérivationààtravers
traverslelechantier
chantier
(avec
(avecbatardeaux
batardeauxamont
amontetetaval)
aval)

1 Construction (remblai)
2 Galerie de dérivation (près de la fondation)
rocher

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Ouvrages annexes

Types
Typesde
dedérivation
dérivation
Balancement
Balancementde
delalarivière
rivière

2
5
1 3 6 4

1 3 4

2 5

1 Zone des travaux 4 Zone des travaux

2 Batardeau 5 Batardeau
3 Section de la dérivation 6 Ouvertures (vidange de fond ou une future
centrale hydroélectrique)

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Eléments
Elémentsde
dela
ladérivation
dérivation
Batardeaux
Batardeauxen
enremblais
remblais

paroi moulée ou palplanches palplanches

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Ouvrages annexes

Eléments
Elémentsde
dela
ladérivation
dérivation
Batardeaux
Batardeauxavec
avecpalplanches
palplanches

1 H
½
½ Batardeau double À
Batardeau double À
2

H H
1
2 H

d
H
Rocher b
Rocher

¿
¿ Batardeau
Batardeau simple
simple

Batardeau
Batardeau double ancré ¾
double ancré ¾ H
Exemple:
Exemple: Seujet
Seujet àà Genève
Genève Rocher b
b
≅ 0.75 ÷ 0.9
H
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Eléments
Elémentsde
dela
ladérivation
dérivation
Batardeaux
Batardeauxsubmergés
submergés
Exemple:
Exemple:Cabora
CaboraBassa,
Bassa,Mozambique
Mozambique

qmax = 74 m3/sm
v = 13 m/s

D C
E
B
A

A Alluvions C Plaques en béton D Palplanche

B Injections 7x7m E Enrochement

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Eléments
Elémentsde
dela
ladérivation
dérivation
Batardeaux
Batardeauxsubmergés
submergés
B

A
10 m C

1
3

1 Barres d'armature de 4 et 10 m de longueur A Filet d'armature

2 Filet d'armature B Barre d'armature épaisse
3 Enrochement C Barre d'ancrage

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Eléments
Elémentsde
dela
ladérivation
dérivation
Batardeaux
Batardeauxsubmergés
submergés

A
C
B
. 75
1:1 1:2
D E
F 1:2 E

0 20 100 m A Batardeau amont D Rip-rap

B Barrage voûte E Gabions
C Batardeau aval F Pied du batardeau

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Dérivation
Dérivation--Coupure
Coupurede
dela
larivière
rivière
Ö La dérivation d'une rivière par des galeries ou canaux nécessite la
coupure par des batardeaux
Ö La rivière est forcée d'entrer dans l'ouvrage de dérivation par une
surélévation du plan d'eau Dérivation
Dérivationcourte
courte
h Niveau à l'amont
du batardeau
Ouvrage de ∆h Niveau à l'aval
dérivation Niveau amont
Batardeau: du batardeau
remblai sur arête t
début fin de la coupure
Niveau aval
Dérivation
Dérivationlongue
longue
h Niveau à l'amont
Limite téchnique du batardeau
d'un seuil batardeau ∆h Niveau à l'aval
∆hmax = 2.0 m du batardeau
t
début fin de la coupure
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Organes
Organesde
dela
ladérivation
dérivation

Ö Galeries de dérivation
Š Qmax par galerie ~ 2500 m3/s
Š Dmax ~ 8 m (qualité moyenne du rocher) à 16 m (qualité excellente)
Š revêtement en béton
Š Vmax ~ 10 m/s

Ö Canaux de dérivation
Ö Ouvertures dans le barrage
Š brèches
Š orifices

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Galeries
Galeriesde
dedérivation
dérivation

Cabora Bassa, Mozambique

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Dérivation
Dérivation--Balancement
Balancementde
dela
larivière
rivière
Exemple
ExempleItaipu
Itaipu
3 8
11
1 4
9 10 12
7
2

5 13

6 14

1 Axe du barrage 7 Batardeaux principaux 10 Construction digue latérale

2 Excavation: évacuateur de crues 8 Canal de dérivation 11 Construction digue principale
3 Excavation: canal de dérivation 9 Ouvrage de contrôle 12 Fin des travaux: l'ouvrage de contrôle
4 Digue en enrochement 13 Salle des machines
5 Ouvrage de contrôle 14 Démolition partielle du batardeau aval
6 Rocher laissé en place
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Ouvrages annexes

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Ouvrages annexes

Combinaison:
Combinaison:dérivation
dérivation--vidange
vidangede
defond
fond

Exemple:
La Barthe,
France

Etat provisoire pendant la construction: Etat définitif:

Dérivation de la rivière à travers deux Transformation des ouvertures provisoires
ouvertures provisoires. aux vidanges de fond.

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Ouvrages annexes

Combinaison:
Combinaison:dérivation
dérivation--vidange
vidangede
defond
fond

Exemple: Moiry, (VS) Suisse

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Ouvrages annexes Evacuateurs
Evacuateursde
decrues
crues

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Ouvrages annexes

Types
Typesd'évacuateurs
d'évacuateurs

Elˇ ment Possibilitˇ de conception

Evacuation ¨ sans vanne ° avec vanne Æ vanne fusible Ø digue fusible
Ouvrage d'entrˇe ¨ dˇversoir ° dˇversoir Æ dˇversoir Ø siphon orifice
cr te per- latˇr al cr te circu-
pendi-culaire laire
Ouvrage de ¨ nappe dˇ - ° cascade Æ coursier Ø galerie galerie pu
transport versante en ˇcou lement puit en
chute libre libre charge
Ouvrage de ¨ manque ° bassin Æ saut de ski
sortie amortisseur

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Types
Typesd'évacuateurs
d'évacuateurs--Exemple
Exemple

Type 1111
Barrage Maè,
Italie

Type 1342
Heart-Buttle,
USA

Type 2133
Jaguara,
Brésil

Type 2513
Cabora Bassa,
Mozambique

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Evacuateurs
Evacuateurs--Problèmes
Problèmesparticuliers
particuliers

Ö passage des corps flottants

Ö sécurité au gel
Ö dégâts d’abrasion dus aux matériaux en suspension
Ö aération superficielle ou forcée dans les coursiers
Ö vibrations dues aux pressions dynamiques
Ö ondes de choc
Ö dissipation

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Evacuateurs
Evacuateursavec
avecou
ousans
sansvannes
vannes

avec
avecvannes
vannes niveau maximal

retenue normale (=niveau max.) ∆h

sans
sansvannes
vannes
∆h: surélévation du plan d'eau pendant la crue de dimensionnement

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Objectifs
Objectifsdes
desvidanges
vidangesde
defond
fond

Ö Vidange de fond
élément très important d'un barrage qui doit assurer:
Š la vidange complète du bassin (purges, révisions)
Š la montée contrôlée du plan d'eau lors du premier remplissage (comportement
du barrage et des rives inondées)
Š le contrôle du plan d'eau en cas d'événements particuliers (instabilité des rives)
Š un abaissement du plan d'eau en périodes de danger (dangers naturels ou
conflits armés)
Š l'alimentation du cours d'eau aval pour des cas exceptionnels

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Eléments
Elémentsdes
desvidanges
vidangesde
defond
fond

1
2 3 4 5 6 7

Exemple: Alicura (Argentine)

1 Ouvrage d'entrée (avec grille grossière) 5 Aération du fond (rainure d'aération)
2 Galerie de vidange amont (Ø 9.0 m) 6 Galerie de vidange aval bétonnée
3 Chambre des vannes 7 Ouvrage de restitution (saut de ski)
4 Galerie de vidange aval blindée (75 m) 8 Axe de la digue

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Conception
Conceptiondes
desvidanges
vidangesde
defond
fond
Vidange
Vidangede
defond
fond
combinée
combinéeavec
avec combinée
combinéeavec
avec combinée
combinéeavec
avec
lelebarrage
barrage lalafondation
fondationdu
dubarrage
barrage lalagalerie
galeriede
dedérivation
dérivation
y barrages en béton y digues en terre y transformation de la
y épaisseur du barrage y chambre des vannes galerie de dérivation
au pied > 18 à 25 m située le plus près y chambre des vannes
y conduite amont possible du parement directement à l'aval
blindée en acier amont de la digue de l'écran
y chambre des vannes d'étanchéité
fortement armée

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Vidange
Vidangede
defond
fond--Dimensionnement
Dimensionnementhydraulique
hydraulique

Ö Critères pour le débit de dimensionnement

Š le niveau du plan d'eau dans la retenue doit être maintenu constant pendant une
certaine période
Š le niveau du plan d'eau dans la retenue doit être abaissé d'une certaine tranche
pendant une période déterminée
Ö Règle approximative
Š capacité de la vidange de fond doit être 2 fois plus grande que le module des
apports dans le bassin

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Chambre
Chambredes
desvannes
vannes

Exemple:
Exemple: Alicura (Argentine)
(Argentine)

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Prises dClassification
’eau - Classification selon l'emplacement
selon l'emplacement

Prises
Prisessituées
situéesaux
auxrives
rives Prises
Prisescombinées
combinées Prises
Prisesindépendantes
indépendantes

E: entrée
Sk: chambre des vannes
Ss: puits de commande des vannes
Rb: voie inclinée pour manœuvrer le
chariot ou les batardeaux

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Eléments
Elémentsd'une
d'uneprise
prised'eau
d'eausituée
situéeaux
auxrives
rives

7
1.1. grille
grille
2.2. structure
structurepourpoursupprimer
supprimerdesdesvortex
vortex
3.3. pertuis d'entrée à forme hydrodynamique
pertuis d'entrée à forme hydrodynamique
4.4. vanne
vannede deservice
service(vanne
(vannewagon)
wagon) 6
5.5. batardeaux (évtl. vannes batardeau)
batardeaux (évtl. vannes batardeau)
6.6. puits
8
puitsde decommande
commandedes desvannes
vannes
7.7. dégrilleur
dégrilleur
8.8. voie
voieinclinée
inclinéepour
pourmanœuvrer
manœuvrerlelechariot
chariot
du dégrilleur
du dégrilleur
2 4
5
1 3
Lac
LacVictoria,
Victoria,Sri
SriLanka
Lanka

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Prises
Prisesindépendantes
indépendantes--tour
tourde
deprise
prised'eau
d'eau

Barrage
Barrage/ /lac
lacde
deSchiffenen,
Schiffenen,Fribourg
Fribourg

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Prises
Prisescombinées
combinées

Barrage
BarrageShahid
ShahidAbbaspour,
Abbaspour,Iran
Iran

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