Chapitre 2 barrages mobiles (v5, 2015)

Chapitre 2 - Les barrages mobiles
ULG – ANAST Prof. P.Rigo (Aout 2015) 2-1
2 Les barrages mobiles
2.1 Généralités
Dans les cours d’eau navigables, sauf exception, la construction de barrages fixes ne peut
être envisagée : la flottaison varierait trop fortement en fonction du débit (mouillage
insuffisant en période d’étiage si la crête est trop basse). Il y aurait relèvement du plan
d’eau lors des périodes de hautes eaux avec réduction excessive du tirant d’air sous les
ponts, les crues seraient aggravées de façon inadmissible pour les riverains.
Pour pallier à ces inconvénients, on construit des barrages mobiles permettant, par leur
manœuvre, de régler le niveau de la retenue et d’assurer des flottaisons quasi permanentes
malgré les fluctuations du débit. De plus, en périodes de crues, ils s’effacent presque
complètement et entravent l’écoulement des eaux au minimum. La constitution d’une série
de barrages mobiles dans une rivière délimite une succession de biefs dans lesquels on peut
envisager une régularisation du niveau. L’objectif à atteindre est celui d’assurer à la
navigation des conditions de confort aussi longtemps que possible dans une année en
stabilisant au mieux niveaux et vitesses. C’est seulement en période exceptionnelle (crue)
que le trafic est interrompu.
Les manœuvres effectuées sur une série de barrages installés en cascade doivent être
coordonnées judicieusement sous peine de provoquer artificiellement de fortes oscillations
du débit. Ces variations brutales du débit sont néfastes, tant d’un point de vue économique
qu'écologique. En effet, de nombreuses infrastructures ne peuvent être pilotées
efficacement que si le débit du fleuve évolue de manière progressive comme il le ferait
naturellement (selon une dynamique quasi naturelle). C’est le cas par exemple des stations
de captage d’eau potable, des équipements de refroidissement des centrales de production
électrique et des centrales hydroélectriques.
Aménagements indispensables à l’exploitation de la voie d’eau, les barrages mobiles
remplissent aussi d’autres fonctions participant à la régulation complexe de la ressource en
eau et, plus largement, à l’aménagement du territoire : alimentation en eau, protection
contre les inondations, maintien des équilibres écologiques, production d’énergie, loisirs,
etc.
Les fonctions principales d’un barrage mobile sont les suivantes :
- navigation commerciale : garantir un mouillage et un tirant d’air suffisants ;
- réserve d’eau potable : pouvoir diriger un volume d’eau vers les villes ;
- production d’énergie : maintenir une chute suffisante ;
- tourisme et loisirs : permettre la pêche, les sports nautiques,… ;
- alimentation en eau : garder un niveau minimum, conserver un volume d’eau pouvant
être pompé, … ;
- usage industriel : assurer l’alimentation d’une prise d’eau, assurer un débit minimal ;
- irrigation ;
- protection des berges : limiter les instabilités des berges en diminuant les surpressions
hydrauliques et les gradients hydrauliques dans les sols, éviter l’érosion des berges en
limitant la vitesse dans le bief ;
- protection contre les inondations : rester sous un certain niveau pour protéger les
riverains;

ULG –
A
- e
n
l’
- c
r
e
n
Les
p
La fi
g
A
NAST Pro
f
n
vironnem
e
eau via un
d
r
éation o
u
n
vironnem
e
p
arties fonc
t
 La
f
 Les
 Le
s
 Les
 Les
 Le
c
 Les
 Les
g
ure 2.1 m
o
Figure 2.1-
1 Structu
r
2 Radier
d
3 Radier
a
4 Redent
5 Bassin
d
6 Redent
7 Radier
(
8 Pile du
9 Seuil
10 Pont
d
11 Batar
d
12 Vann
e
13 Artic
u
14 Hauss
e
f
. P.Rigo (Ao
u
e
nt : perme
t
d
ébit mini
m
u
sauvegar
e
nt.
t
ionnelles d
f
ondation ;
piles et les
s
ystème de
b
organes de
autres équ
i
c
ontrôle/co
m
dispositio
n
éléments d
o
ntre les pri
n
Vue
g
énéral
e
r
e du barra
g
d
u barrage
a
mont
(bec) amo
n
d
e dissipati
o
(bec) aval
(
prise d’ea
u
barrage
d
e service
d
eau amont
e
(ici: vann
e
u
lation de la
e
avec bris
e
Chapitre 2
u
t 2015)
t
tre la survi
e
m
al, etc.) ;
d
e d’un
’un ouvrag
e
culées ;
b
ouchure ;
manœuvre
pements d
u
m
mande ;
n
s à la main
t
e sécurité.
n
cipaux élé
e
des princip
a
g
e mobile
n
t avec ride
a
on
u
)
ou vanne d
e
e
segment a
v
vanne (cas
e
urs de jet
o
- Les barra
g
e de la fau
n
plan d’ea
u
e
sont :
;
u
barrage ;
t
enance ;
é
ments de l
a
a
ux éléments
d
a
u étanchéi
t
e secours (
i
v
ec un clap
d’une van
n
o
u aérateurs
g
es mobile
s
n
e et de la
f
u
: inserti
o
a
structure
d
d
e la structu
r
t
é (ici un ri
d
i
ci: poutrell
e
et/hausse s
u
n
e segment
)
(pour l’aér
s
f
lore (assur
e
o
n de l’
o
d
’un barrag
e
r
e d’un barra
g
d
eau de pal
p
e
s)
u
périeur)
)
a
tion de la
n
r
er l’oxygé
n
o
uvrage d
a
e
mobile.
g
e mobile [2]
p
lanches)
n
appe)
2-2
n
ation de
a
ns son

ULG –
A
2.2 S
t
Les ba
r
aux élé
m
piles et
2.2.1
Elles
ceux
-
suffi
s
prod
u
indiq
u
systè
m
A
NAST Pro
f
15 Bordé
16 Struct
u
t
ructures
f
r
rages mob
i
m
ents mob
le radier (f
i
Culées
sont conç
u
-
ci leur co
m
s
amment lo
i
u
ire du bie
u
é que les
c
m
es analog
u
f
. P.Rigo (Ao
u
- Face am
o
u
re de mise
f
ixes
i
les compo
r
iles de ret
e
i
gure 2.2)
Fi
gu
u
es en fonc
t
m
munique
n
i
n dans les
f amont v
e
c
ulées soie
n
u
es. C’est
c
Chapitre 2
u
t 2015)
o
nt de la va
n
à sec (aval
)
r
tent une p
a
e
nue. Cette
u
re 2.2
S
truc
t
t
ion de la
n
n
t. Elles d
o
terres de
m
e
rs le bief
n
t prolongé
e
c
e qu’on ap
p
- Les barra
g
n
ne (éléme
n
) ou batard
e
a
rtie fixe i
n
partie fixe
t
ures
f
ixes d’
u
n
ature des
é
o
ivent pré
s
m
anière à s
’
aval, en c
e
s transver
s
p
elle un dis
p
g
es mobile
s
n
t étanche
a
e
au aval
n
dépendant
e
comprend
u
n barra
g
e m
é
léments m
o
s
enter deu
x
’
opposer a
u
ontournant
s
alement p
a
p
ositif anti
-
s
ssurant la r
e
e
du niveau
deux culé
e
obil
e
o
biles et d
e
x
murs en
u
x infiltrati
o
l’ouvrage.
a
r des écran
s
-
contourne
m
e
tenue)
u
servant d
e
e
s, une ou
p
e
s sollicitat
i
retour s’e
n
o
ns qui ten
d
En pratiq
u
s de palpla
n
m
ent (figur
e
2-3
e
support
p
lusieurs
i
ons que
n
castrant
d
ent à se
u
e il est
n
ches ou
e
2.3).

Chapitre 2 - Les barrages mobiles
ULG – ANAST Prof. P.Rigo (Aout 2015) 2-4
Figure 2.3 Dispositif anti-contournement
L’idée qui prévaut est d’allonger le chemin de percolation pour réduire les fuites autant que
possible. Il ne suffit pas que l’eau soit freinée dans son trajet vertical (parafouilles). Si le
chemin horizontal est préférentiel, il sera suivi. Les règles de Bligh (voir § 2.7) sont valables
dans le cas présent :
p
gradkv 
.
Pour les rivières, sujettes à embâcles de glace, il importe que ni les culées, ni leurs murs en
retour ne fassent saillie sur le profil du lit. A cet effet, le parement vertical des culées devra
être prolongé en amont et en aval par des murs le raccordant aux talus des rives
(généralement inclinées).
2.2.2 Piles
Les piles doivent être conçues et calculées en fonction du dispositif adopté pour la
fermeture qui les sollicite plus ou moins fortement. Elles sont profilées de manière à créer
le moins de perturbation possible dans l’écoulement des hautes eaux. A cet égard, le profil
le plus adéquat est celui de Kutta-Joukowsky (figure 2.4) qui ne provoque aucun
décollement à l’aval.
Ce profil est impossible à construire et à maintenir en bonne forme. Aussi se contente-t-on
de profils approchant. Le profil le plus mauvais, qui est aussi le plus simple d’exécution, est
évidemment le profil rectangulaire.
Le non-profilage des piles provoque deux inconvénients (figure 2.4) :
- la largeur disponible pour l’écoulement est nettement plus faible que le débouché
géométrique (réduction de la largeur effective) ;
- un remous apparaît qui contraint à relever les berges en amont (perte de charge)
Les piles sont des nuisances et il est préférable de limite leur nombre et leur taille.
L’accroissement de la portée présente aussi l’avantage d’empêcher la formation aisée de
banquises et de faciliter au contraire l’évacuation des glaçons.

ULG –
A
Les
c
pont
amo
n
La p
a
b
rise
r
2.2.3
Le ra
d
-
-
-
a) F
o
Cons
i
Si le
répar
t
la ré
p
qui e
n
A
NAST Pro
f
c
ulées et pil
de service.
n
t et aval (b
o
a
rtie amon
t
r
les éventu
Radie
r
dier rempli
t
constituer
l
assurer l’
é
d’écoulem
e
assurer la
d
o
ndation d
e
i
dérons un
e
radier es
t
t
ition des c
h
p
artition de
s
n
gendre la
c
f
. P.Rigo (Ao
u
es servent
p
En outre,
e
o
uchure de
t
des piles
elles banq
u
t
trois rôles
l
a fondatio
n
é
tanchéité
e
nt souterr
a
d
issipation
d
e
l’ouvrage
e
travée co
m
t
solidaire
h
arges est
d
s
charges s
u
c
ourbe de r
é
Chapitre 2
u
t 2015)
p
arfois de s
u
e
lles prése
n
secours, v
o
à fleur d’e
ises.
:
n
de l’ouvr
a
au niveau
a
i
n
(b) ;
d
e l’énergi
e
m
prise entre
des piles,
d
’autant m
e
u
ivant la c
o
é
partition I
I
- Les barra
g
Figure 2.4
u
pport à u
n
n
tent des ra
i
o
ir § 2.13).
e
au et au-d
e
a
ge (a) ;
u
du sol
d
e
de la lam
e
deux piles
.
celui-ci p
a
e
illeure que
o
urbes III e
s
I
).
g
es mobile
s
n
tablier de
p
i
nures pour
e
ssus peut
d
e fondati
o
e
d’eau éva
c
.
a
rticipe à l
le radier e
s
s
t relative
à
s
p
ont-route
o
l’établisse
m
être effilée
o
n en all
o
c
uée par les
a
répartiti
o
s
t plus raid
e
à
un radier
p
o
u tout au
m
m
ent de ba
t
e
vers l’am
o
o
ngeant le
vannes (c)
.
o
n des cha
r
e
(Sur la fi
g
p
lus raide
q
2-5
m
oins de
t
ardeaux
o
nt pour
chemin
.
r
ges : la
g
ure 2.5,
q
ue celui