WO2002038871A1 - Systeme de barrage pour plan d'eau du type a clapet pivotant - Google Patents

Systeme de barrage pour plan d'eau du type a clapet pivotant Download PDF

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valve
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Jean-Pierre Ghilardi
Rémi FORGET
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Societe Europeenne D'ingenierie Mecanique Eurodim
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B7/00—Barrages or weirs; Layout, construction, methods of, or devices for, making same
    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/40—Swinging or turning gates
    • E02B7/44—Hinged-leaf gates
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02B7/20—Movable barrages; Lock or dry-dock gates
    • E02B7/40—Swinging or turning gates
    • E02B7/48—Roof or double shutter gates

Definitions

  • the invention relates to a barrier system for a body of water, of the type comprising a valve device pivotally mounted on the bottom of the body of water between a lowered position and a raised position.
  • Dams of this type which are known, have the drawback that they do not include an effective means of retaining floating bodies and of protection against falling downstream, for example of boats which would accidentally allow themselves to be drawn onto the dam .
  • the present invention aims to overcome the drawback which has just been stated.
  • a dam according to the invention is characterized in that it comprises a protective grid device movable between a position in which it projects above the water level and a so-called erased position, this grid being connected to the valve device so as to be driven in movement by the latter.
  • the grid device comprises, suitably distributed along the valve device, protective elements in the form of needles which are articulated at their lower ends at the bottom of the body of water.
  • the pivoting valve device comprises, at its free upper end, means for connection to the protective needles, which are adapted to allow relative axial movement of the needles during a pivoting movement of the valve device between these two raised and lowered positions.
  • a protective needle according to the invention is articulated to the ground of the water body at a distance from the location of articulation on the ground of the valve device, and in the direction perpendicular to the pivot axis of the valve device and downstream of it, which is chosen so that the needle is advantageously inclined towards the valve device when the latter occupies its raised position.
  • the means for connecting a protective needle to the valve device are adapted to allow the needle to serve as a forestay.
  • the protective grid is provided with means for breaking the sheet of water flowing over the valve device.
  • FIG. 1 is a schematic side sectional view of a dam according to the invention
  • - Figure 2 is a view in the direction of arrow II in Figure 1;
  • FIGS. 4, 5 and 6 are views similar to Figure 1 but show the dam equipped with three devices for breaking the water slide;
  • FIGS 7A and 7B are top views, partially in section of a needle release device, in two different positions; - Figure 8 is an elevational view of the release device according to Figures 7A and 7B; and - Figure 9 illustrates another embodiment of a dam according to the invention.
  • a dam according to the invention is mounted in a body of water 2 whose water levels upstream and downstream of the dam are designated respectively by the references 3 and 4.
  • the dam according to the invention essentially comprises a valve arrangement 5 intended to maintain the water level by allowing the flow of a sheet of water 6 above its upper edge 7 and a device forming a grid.
  • retainer 9 intended to prevent bodies floating on the surface of the body of water upstream from the dam from reaching the downstream part 4 and in particular to protect against the fall towards the downstream of the boats which would be accidentally entrained on the dam.
  • the dam is mounted in a section of the body of water configured so as to have a rectangular cross section, the bottom of which is indicated at 10 and the vertical sides at 11.
  • the valve arrangement extends over the entire width of this rectangular section of the water body and has a complementary rectangular shape.
  • the valve arrangement is mounted by its lower horizontal edge 13 at 14 on the bottom 10 of the body of water, pivotally about an axis 15, between a raised position shown in FIG. 1 and FIG. 3A and a position lowered fully retracted or lowered shown in Figure 3F.
  • the control device of the pivoting movement of the valve arrangement '5 may be of any suitable kind known per se.
  • the control device is produced in the form of an inflatable pocket 16 interposed between the bottom 10 and the lower part of the valve, on the rear side of the latter. In its maximum raised position, the valve is thus inclined towards the downstream side.
  • the grid device 9 essentially comprises a certain number of rod-shaped elements, called needles 18 which are distributed over the width of the body of water, as can be seen in FIG. 2.
  • Each protective needle 18 is articulated at its lower end in 19 at the bottom 10 of the body of water while its upper end projects in 20 above the upper level 3 upstream.
  • the pivot axis 19 which is parallel to the pivot axis 15 of the valve device 5 is located at a certain distance from the axis 15, behind the latter, so as to be inclined, in its raised position maximum, towards the front towards the valve 5.
  • Each needle 18 is capable of pivoting between this raised position and a fully lowered and folded down position on the ground 10, as shown in FIG. 3F.
  • each needle 18 is connected to the upper edge 7 of the valve by a member 23 which surrounds the needle 18 in the manner of a ring while allowing axial sliding thereof. Thanks to this connecting member 23, the valve 5 can cause the needles 18 to pivot in a very simple manner from a raised position and a position pressed against the bottom, as shown in FIGS. 3A to 3F. It appears from these figures, in particular from FIG. 3E, that thanks to the forward inclination of the needles in their raised position, their upper retaining part 20 remains practically at its high level although the valve is already strongly inclined. However, when the valve occupies its low, lying position, the needles "hide" under the valve.
  • the connecting member 23 is always at a certain distance from the pivot axis 19. This distance serves as a lever enabling the needle to be raised when the valve is caused to pivot in the direction of its raised position.
  • an element 25a shown in broken lines in FIG. 1 which can serve as a high stop for the valve on the needle 18 or an element 25b also shown in dashed lines which is used when necessary forestay in the high position of the valve for example for maintenance operations. These elements oppose the sliding of the needle.
  • the needles 18 can also serve as aerators for the blade of water passing beyond the valve 5. Additionally, to avoid the formation of vortices and return currents at the location of the fall of water downstream of the dam, it is advantageous to add to each needle a device for damping the jet of water and breaking the water blade and for protecting the boats coming from downstream, including three different embodiments are shown in Figures 4 to 6.
  • the barrier system comprises means for breaking the water blade comprising a bar or rod 27 articulated at its upper end to the valve 5. More precisely, the device according to FIG. 4 carries a rod 27 which is articulated at its upper end at 28 to the connecting device 23 while its other end carries a roller 30 intended to move on a raceway 31 provided on the bottom 10 of the body of water downstream of the needle 18. The blade of water passing above of the dam is thus broken by falling on the rods 27 distributed along the dam.
  • the embodiment according to FIG. 5 differs from that of FIG. 4 by the fact that the free end of a bar 27 is held on the surface of the water body 4 downstream of the dam, by a float 32.
  • the anti-vortex and downstream protection device comprises two bars
  • FIGS. 7A, 7B and 8 show an embodiment 23 of connection of a needle 18 to the valve 5, which has the shape of a rectangular frame whose rear side is formed by an arm of a lever 40 in the form of 'a L pivotally mounted between a rear stop position and a cleared position.
  • the figures further illustrate that by providing a linkage 42 in the form of a rod to which the stops 40 of all the needles 18 can be connected and which extends parallel to the valve, the axial linkage achieves the pivoting of all the rear stops 40 and thus the "release" of all the needles.
  • FIG. 9 illustrates another embodiment of a dam according to the invention, according to which the needles 18 are arranged upstream of the valve 5 and are kinematically connected to the valve device 5 each by a connecting rod 45 articulated at its ends respectively to the 'needle and the valve device so that the pivoting movement of the valve between these raised and lowered positions causes the needles to pivot between their raised position and their lowered position cleared.
  • the safety grid according to the invention gives the dam perfect safety because it is capable of stopping floating bodies and in particular boats, even of all kinds. small boats, while allowing the passage of floods by plating against the bottom of the valve and the grid in the supine position. In the event of too great a shock on the needle, this very easily replaceable will break before damaging the dam in any way.
  • the needles also serve as an aerator for the blade of water flowing over the valve.
  • the protective grid does not interact in any way with the function of the valve and ' its installation or not has no influence on it.
  • the needles can be used, if necessary, in the upper position of the valve and as a stop if this could be of interest, as mentioned above.
  • the invention provides the possibility of detaching the needles individually from the valve, over a desired length, if necessary, over its entire length. By lowering the valve more or less, the floats could be allowed to pass, if this proves desirable. Multiple modifications can be made to the barrier system according to the invention.
  • the valve device can comprise several selectively maneuverable parts, each provided with a safety grid device.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
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Abstract

L'invention concerne un système de barrage pour plan d'eau. Le système est du type comprenant un dispositif de clapet (5) monté pivotant sur le sol (10) du plan d'eau (2) entre une position élevée et une position abaissée. Il est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de grille (9) de protection contre la chute vers l'aval, notamment de petites embarcations, déplaçable entre une position haute dans laquelle elle fait saillie au-dessus du plan d'eau supérieur (3) et une position dite effacée, par le dispositif clapet, lorsque celui-ci se déplace entre ces positions relevée et abaissée. L'invention est utilisable pour la réalisation de barrage d'eau de plans d'eau.

Description

"Système de barrage pour plan d'eau du type à clapet pivotant".
L'invention concerne un système de barrage pour plan d'eau, du type comprenant un dispositif de clapet monté pivotant sur le fond du plan d ' eau entre une position abaissée et une position relevée.
Les barrages de ce type, qui sont connus, présentent l'inconvénient qu'ils ne comportent pas de moyen de retenue efficace de corps flottants et de protection contre la chute vers l'aval par exemple des embarcations qui se laisseraient entraîner accidentellement sur le barrage. La présente invention a pour but de pallier l'inconvénient qui vient d'être énoncé.
Pour atteindre ce but, un barrage selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de grille de protection déplaçable entre une position dans laquelle elle fait saillie au-dessus du plan d'eau et une position dite effacée, cette grille étant reliée au dispositif clapet de façon à être entraîné en mouvement par celui-ci.
Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de grille comporte, répartis d'une façon appropriée le long du dispositif clapet, des éléments de protection en forme d'aiguilles qui sont articulés à leurs extrémités inférieures au fond du plan d'eau.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif de clapet pivotant comporte, à son extrémité supérieure libre, des moyens de connexion aux aiguilles de protection, qui sont adaptés pour permettre un mouvement axial relatif des aiguilles lors d'un mouvement de pivotement du dispositif clapet entre ces deux positions relevée et abaissée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, une aiguille de protection selon 1 ' invention est articulée au sol du plan d'eau à une distance de l'emplacement d'articulation au sol du dispositif clapet, et dans la direction perpendiculaire à l'axe de pivotement du dispositif clapet et en aval de celui-ci, qui est choisie de façon que l'aiguille soit avantageusement inclinée en direction du dispositif clapet lorsque ce dernier occupe sa position relevée.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de connexion d'une aiguille de protection au dispositif clapet sont adaptés pour permettre à l'aiguille de servir d'étai.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la grille de protection est pourvue de moyens de brise de la lame d'eau s 'écoulant par dessus le dispositif de clapet .
L'invention sera mieux comprise, et d'autre buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels :
- La figure 1 est une vue schématique latérale en coupe d'un barrage selon l'invention ; - La figure 2 est une vue en direction de la flèche II de la figure 1 ;
- Les figures 3A à 3F illustrent différentes étapes du processus d'abaissement du barrage selon la figure 1 ;
- Les figures 4, 5 et 6 sont des vues similaires à la figure 1 mais montrent le barrage équipé de trois dispositifs de brise de la lame d'eau ;
- Les figures 7A et 7B sont des vues de dessus, partiellement en coupe d'un dispositif de largage des aiguilles, dans deux positions différentes ; - La figure 8 est une vue en élévation du dispositif de largage selon les figures 7A et 7B ; et - La figure 9 illustre un autre mode de réalisation d'un barrage selon l'invention.
Comme on le voit sur les figures un barrage selon l'invention, indiqué par la référence générale 1, est monté dans un plan d'eau 2 dont les niveaux d'eau en amont et en aval du barrage sont désignés respectivement par les références 3 et 4. Le barrage selon 1 ' invention comporte essentiellement un agencement clapet 5 destiné à maintenir le niveau d'eau en permettant l'écoulement d'une lame d'eau 6 au-dessus de son bord supérieur 7 et un dispositif formant grille de retenue 9 destiné à empêcher des corps flottant à la surface du plan d'eau en amont du barrage de parvenir à la partie avale 4 et notamment pour protéger contre la chute vers 1 ' aval des embarcations qui se laisseraient entraîner accidentellement sur le barrage.
Comme le montre les figures, le barrage est monté dans une section du plan d'eau configurée de façon à présenter une section transversale rectangulaire dont le fond est indiqué en 10 et les côtés verticaux en 11.
L'agencement clapet s'étend sur toute la largeur de cette section rectangulaire du plan d'eau et présente une forme rectangulaire complémentaire. L'agencement clapet est monté par son bord horizontal inférieur 13 en 14 sur le fond 10 du plan d'eau, de façon pivotante autour d'un axe 15, entre une position relevée montrée sur la figure 1 et la figure 3A et une position abaissée complètement escamotée ou affalée montrée sur la figure 3F. Le dispositif de commande du mouvement de pivotement de l'agencement clapet ' 5 peut être de toute nature appropriée et connue en soi. A titre d'exemple, sur la figure 1 le dispositif de commande est réalisé sous forme d'une poche gonflable 16 interposé entre le fond 10 et la partie inférieure du clapet, sur le côté arrière de celui-ci. Dans sa position relevée maximale, le clapet est ainsi incliné en direction vers le côté aval. Le dispositif de grille 9 comporte essentiellement un certain nombre d'éléments en forme de tiges, appelés aiguilles 18 qui sont réparties sur la largeur du plan d'eau, comme on le voit sur la figure 2. Chaque aiguille de protection 18 est articulée à son extrémité inférieure en 19 au fond 10 du plan d'eau tandis que son extrémité supérieure fait sailli en 20 au-dessus du niveau 3 supérieur amont. L'axe de pivotement 19 qui est parallèle à l'axe de pivotement 15 du dispositif de clapet 5 est situé à une certaine distance de l'axe 15, en arrière de celui-ci, de façon à être incliné, dans sa position relevée maximale, vers l'avant en direction du clapet 5. Chaque aiguille 18 est susceptible de pivoter entre cette position relevée et une position complètement abaissée et rabattue sur le sol 10, comme le montre la figure 3F.
Le mouvement de pivotement des aiguilles 18 est commandé par le dispositif de clapet 5. A cette fin chaque aiguille 18 est reliée au bord supérieur 7 du clapet par un organe 23 qui entoure à la manière d'un anneau l'aiguille 18 tout en permettant un coulissement axial de celle-ci. Grâce à cet organe de liaison 23 le clapet 5 peut entraîner lors de son pivotement d'une manière très simple les aiguilles 18 d'une position relevée et une position plaquée contre le fond, comme cela est montré sur les figures 3A à 3F. Il ressort de ces figures, notamment de la figure 3E, que grâce à l'inclinaison vers l'avant des aiguilles dans leur position relevée, leur partie supérieure de retenue 20 reste pratiquement à son niveau haut bien que le clapet soit déjà fortement incliné. Pourtant, lorsque le clapet occupe sa position basse, couchée, les aiguilles se "cachent" sous le clapet. Dans cette position, l'organe de liaison 23 se trouve toujours à une certaine distance de l'axe de pivotement 19. Cette distance sert de levier permettant le relèvement de l'aiguille lorsque le clapet est amené à pivoter en direction de sa position relevée. Il est encore à noter qu'au niveau de l'organe de liaison 23 peut être prévu * un élément 25a montré en traits interrompus sur la figure 1 qui peut servir de butée haute au clapet sur l'aiguille 18 ou un élément 25b montré aussi en traits interrompus qui sert au besoin d'étai en position haute du clapet par exemple pour des opérations de maintenance. Ces éléments s'opposent au coulissement de l'aiguille.
Il est à noter que les aiguilles 18 peuvent servir également d'aérateurs pour la lame d'eau passant au-delà du clapet 5. Supplémentairement , pour éviter la formation de tourbillons et de courants de retour à l'endroit de la chute d'eau en aval du barrage, il est avantageux d'ajouter à chaque aiguille un dispositif d'amortissement du jet d'eau et de brise de la lame d'eau et de protection pour les embarcations qui viendraient de l'aval, dont trois différents modes de réalisation sont représentés sur les figures 4 à 6.
Le système de barrage comporte des moyens de brise de lame d'eau comportant une barre ou tige 27 articulée à son extrémité supérieure au clapet 5. Plus précisément le dispositif selon la figure 4 porte une tige 27 qui est articulée à son extrémité supérieure en 28 au dispositif de liaison 23 tandis que son autre extrémité porte un rouleau 30 destiné à se déplacer sur un chemin de roulement 31 prévu sur le fond 10 du plan d'eau en aval de l'aiguille 18. La lame d'eau passant au dessus du barrage est ainsi brisée en tombant sur les tiges 27 réparties le long du barrage. Le mode de réalisation selon la figure 5 se distingue de celui de la figure 4 par le fait que l'extrémité libre d'une barre 27 est maintenue à la surface du plan d'eau 4 en aval du barrage, par un flotteur 32.
Dans le cas de la figure 6 le dispositif anti- tourbillons et de protection aval comporte deux barres
34, 35 articulées respectivement à l'aiguille correspondante 18 en 36 et au fond en 37 et dont les extrémités libres sont articulées l'une à l'autre en 38. Ces deux barres sont disposées de façon à former avec l'aiguille 18 un parallélogramme déformable dont la barre parallèle au fond se trouve au-dessus de la surface 4 du plan d'eau en aval du barrage.
Les figures 7A, 7B et 8 montrent un mode de réalisation 23 de liaison d'une aiguille 18 au clapet 5, qui présente la forme d'un cadre rectangulaire dont le côté arrière est formé par un bras d'un levier 40 en forme d'un L monté pivotant entre une position de butée arrière et une position effacée.
Les figures illustrent en outre qu'en prévoyant une tringlerie 42 en forme d'une tige à laquelle les butées 40 de tous les aiguilles 18 peuvent être reliées et qui s'étend parallèlement au clapet, on obtient par un déplacement axial de cette tringlerie le pivotement de toutes les butées arrière 40 et ainsi la "libération" de l'ensemble des aiguilles.
La figure 9 illustre un autre mode de réalisation d'un barrage selon l'invention, selon lequel les aiguilles 18 sont disposées en amont du clapet 5 et sont reliées cinématiquement au dispositif clapet 5 chacune par une bielle 45 articulée à ses extrémités respectivement à l'aiguille et au dispositif clapet de façon que le mouvement de pivotement du clapet entre ces positions relevée et abaissée provoque le pivotement des aiguilles entre leur position relevée et leur position abaissée effacées.
Comme il ressort de la description de l'invention, qui vient d'être faite, la grille de sécurité selon 1 ' invention confère au barrage une parfaite sécurité car elle est capable d'arrêter les corps flottant et notamment des embarcations, même de toutes petites embarcations, tout en permettant le passage des crues par placage contre le fond du clapet et de la grille en position couchée. En cas de choc trop important sur l'aiguille celle-ci, très facilement remplaçable, cassera avant d'endommager en quoi que ce soit le barrage. Les aiguilles servent également d'aérateur pour la lame d'eau s'écoulent par dessus du clapet. D'autre part, la grille de protection n' interagit aucunement avec la fonction du clapet et ' son installation ou non est sans influence sur celle-ci. En plus, les aiguilles peuvent servir au besoin d' étais en position haute du clapet et de butée si cela pouvait présenter un intérêt, comme il a été invoqué plus haut. Enfin, l'invention prévoit la possibilité de détacher les aiguilles individuellement du clapet, sur une longueur voulue, le cas échéant, sur toute sa longueur. En abaissant plus ou moins le clapet, on pourrait laisser passer les flottants, si cela s'avère souhaitable . De multiples modifications peuvent être apportées au système de barrage selon l'invention. Ainsi, le dispositif clapet peut comporter plusieurs parties sélectivement manoeuvrables, chacun pourvue d'un dispositif de grille de sécurité.

Claims

REVENDI CATI ONS
1. Système de barrage pour plan d'eau, du type comprenant un dispositif de clapet monté pivotant sous l'effet d'un dispositif de commande sur le sol du plan d'eau entre une position élevée et une position abaissée et des moyens en forme de grilles de protection contre la chute vers l'aval d'objets entraînés par l'eau, notamment de petites embarcations, caractérisé en ce que les moyens de protection sont formés par la partie supérieure d'une grille (9) dont l'extrémité inférieure est articulée au fond (10) du plan d'eau, en aval du dispositif de clapet (5) , le dispositif de grilles étant déplaçable par le dispositif clapet (5) , entre une position haute dans laquelle elle fait saillie au-dessus du plan d'eau supérieur (3) et une position dite effacée, lorsque le dispositif clapet (5) se déplace sous l'effet de son dispositif de commande entre ces positions relevée et abaissée .
2. Système de barrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de grille (9) comporte, répartis d'une façon appropriée . le long du dispositif clapet (5) , des éléments de protection (18) en forme d'aiguilles, qui sont articulées à leurs extrémités inférieures au fond (10) du plan d'eau, en aval du dispositif clapet (5)
3. Système de barrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif de clapet (5) pivotant comporte, à son extrémité supérieure libre, des moyens (23) de connexion aux aiguilles de protection (18) , qui sont adaptés pour permettre un mouvement axial relatif des aiguilles lors d'un mouvement de pivotement du dispositif clapet (5) entre ces deux positions relevée et abaissée.
4. Système de barrage selon l'une des revendications 2 ou 3 , caractérisé en ce qu'une aiguille de protection (18) est articulée au sol (en 19) du plan d'eau à une distance de l'emplacement (14) d'articulation au sol du dispositif clapet, dans une direction perpendiculaire à l'axe de pivotement du dispositif clapet et en aval de celle-ci, qui est choisie de façon que l'aiguille (18) soit avantageusement inclinée en direction du clapet lorsque ce dernier occupe sa position relevée .
5. Système de barrage selon l'une des revendications 3 ou 4 , caractérisé en ce que des moyens (25a, 25b) de blocage du coulissement d'une aiguille de protection (18) sont ajoutés au moyen de connexion (23) , qui sont adaptés pour permettre à l'aiguille de servir de butée haute ou d'étai au clapet.
6. Système de barrage selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la grille de protection (9) est pourvue de moyens de brise de la lame d'eau (6) s 'écoulant au-dessus du dispositif clapet (5).
7. Système de barrage selon la revendication 6, caractérisé en ' ce que les moyens de brise de la lame d'eau et de protection aval comportent une barre (27) articulée à une extrémité à l'aiguille (18) au-dessus du niveau du plan d'eau inférieur (4), dont l'autre extrémité est mobile sur le sol (10) du plan d'eau ou à la surface du niveau inférieur (4) du plan d'eau.
8. Système de barrage selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de brise de la lame d'eau et de protection aval comportent, associés avantageusement à chaque aiguille (18) , un dispositif de barres (34), (35) agencé à l'aiguille (18) de façon à former un parallélogramme déformable et dont la tige supérieure parallèle au fond se trouve au-dessus du niveau d'eau (3) en aval du barrage.
9. Système de barrage selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la grille de protection (9) comporte une tringlerie (42) de déconnexion des aiguilles (18) du dispositif de clapet
(5) .
10. Système de barrage selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que les aiguilles sont articulées au sol (en 19) en amont du dispositif clapet (5) et sont reliées chacune à ce dernier par une bielle (45) articulée à l'aiguille et au dispositif clapet.
11. Système de barrage selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de brise de lame d'eau comportant une barre (27) articulée à son extrémité supérieure au clapet (5) .
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