WO2011131886A1 - Hausse fusible pour ouvrage hydraulique notamment du type barrage - Google Patents

Abstract

Hausse fusible (1,1A-1E) pour ouvrage hydraulique, caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi transversale (12) réalisée de façon sensiblement étanche avec une base (11), et, des moyens pour limiter un impact de ladite hausse sur la structure (3,18) dudit ouvrage lorsque ladite hausse s'efface.

Description

HAUSSE FUSIBLE POUR OUVRAGE HYDRAULIQUE

NOTAMMENT DU TYPE BARRAGE.

La présente invention se rapporte au domaine des hausses fusibles pour les ouvrages hydrauliques.

Les hausses fusibles sont mises en place afin de limiter les conséquences d'une crue exceptionnelle, survenant en amont d'un ouvrage hydraulique, par exemple d'un barrage hydraulique, notamment pour éviter la rupture de l'ouvrage.

De telles hausses fusibles sont connues et installées de façon habituelle sur la crête d'un seuil disposé en travers d'un déversoir, en vue de rehausser le niveau d'eau du réservoir, en amont dudit seuil. Installées sur le seuil d'un barrage, elles permettent de rehausser le niveau de retenue du barrage ou d'améliorer la sécurité de ce barrage face aux crues. Elles peuvent également être installées sur le seuil du déversoir d'une digue bordant une rivière et être destinées à protéger les régions voisines contre des crues, le déversoir étant en ce cas installé sur la digue à un emplacement choisi de sorte qu'en cas de crue, l'eau se déverse dans un réservoir de stockage temporaire ou sur un terrain choisi pour être inondé, sans danger pour d'autres régions voisines de la rivière.

Les hausses fusibles peuvent être du type non déversant ou du type déversant, à savoir que dans ce dernier cas elles peuvent être prévues pour laisser passer une certaine quantité d'eau par dessus leur crête, tant que le niveau de l'eau en amont de la hausse ne dépasse pas une hauteur prédéterminée. Dans tous les cas, les hausses fusibles doivent s'effacer si le niveau de l'eau en amont de la hausse atteint un niveau prédéterminé lors d'une crue, afin de libérer le volume d'eau qu'elles retiennent dans le réservoir, et, d'éviter ainsi, notamment, une inondation de zone voisines de la retenue d'eau, ou, un endommagement de l'ouvrage hydraulique, notamment du barrage ou de la digue.

Il est important qu'une hausse ayant ainsi basculé, entraînée en aval de l'ouvrage, n'y provoque pas un obstacle supplémentaire à l'écoulement de l'eau qu'elle doit permettre d'évacuer. Cela pourrait mettre en péril l'ouvrage, et/ou, entre autres conséquences néfaste, provoquer l'inondation incontrôlée de zones en amont de cet obstacle supplémentaire.

Une fois la crue passée, l'ouvrage doit pouvoir être remis en service rapidement, et ne nécessiter que peu de travaux de génie civil, hors le remplacement de la ou des hausses ayant basculé.

L'invention a pour but de proposer un dispositif et un procédé qui permettent de résoudre les inconvénients précédemment exposés, et notamment de limiter les conséquences de la fusion d'une hausse sur le fonctionnement correct et la disponibilité d'un ouvrage qui en est équipé.

Selon l'invention, un tel dispositif est une hausse pour ouvrage hydraulique, caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi transversale, généralement une paroi aval, réalisée de façon sensiblement étanche avec une base, et, des moyens pour limiter un impact de ladite hausse sur la structure et/ou le fonctionnement dudit ouvrage lorsque la hausse s'efface.

De façon avantageuse, les moyens pour limiter cet impact comprennent des éléments séparables lorsque la hausse s'efface.

Ces éléments séparables peuvent comprendre des moyens de lest amovible. Ces moyens de lest amovible peuvent comprendre des éléments pesant en vrac, de préférence des blocs de roche, des pierres ou des graviers. Des moyens sont de préférence prévus pour protéger ces éléments en vrac, notamment des turbulences de l'eau retenue. Ces moyens de protection peuvent notamment être une chape de béton, de préférence une chape frangible.

Les moyens de lest amovible peuvent aussi comprendre des éléments monoblocs, la hausse comprenant avantageusement des moyens pour limiter les déplacements de ces lests monoblocs relativement à la base. Par exemple, la hausse peut comprendre des poteaux s'étendant vers le haut depuis sa base, et les éléments monoblocs peuvent être des blocs cylindriques, sensiblement en forme de roue, prévus pour être enfichés sur lesdits poteaux.

Dans un autre mode de réalisation, les éléments amovibles peuvent comprendre une paroi transversale disposée à l'aval de la base, en prise amovible avec cette base, et la hausse peut en outre comprendre un haubanage, de préférence souple, disposé entre une extrémité amont de sa base et la tête de la paroi aval.

Dans encore un autre mode de réalisation, la base peut être en béton et les éléments séparables comprendre une structure métallique séparable de cette base en béton. La base béton et la structure métallique sont avantageusement reliées entre elles par des tiges de rupture et un marteau de rupture peut être prévu pour rompre lesdites tiges lorsqu'il est heurté, notamment lorsqu'il est heurté par un élément de l'ouvrage lors de l'effacement et du basculement de la hausse.

Quel que soit son mode de réalisation, une hausse selon l'invention peut avantageusement comprendre des zones de déformation et/ou de rupture privilégiées. Elle peut aussi comprendre une structure en nid d'abeilles disposée pour amortir la chute de ladite hausse. Ainsi, les conséquences d'un choc de la hausse sur l'ouvrage son limitées. L'invention porte aussi sur un système de l'ouvrage hydraulique comprenant un déversoir et au moins une hausse selon l'invention, disposée sur un seuil de ce déversoir.

Selon encore un nouveau mode de réalisation d'une hausse selon l'invention, la paroi transversale est disposée à l'aval de la hausse et une face aval de cette paroi comprend des rails disposés verticalement. Le déversoir d'un système d'ouvrage hydraulique équipé d'une telle hausse comprend avantageusement des rails complémentaires aux rails de ladite hausse, disposés de sorte que si la hausse s'efface, les rails viennent en prise et assurent un glissement de la hausse relativement au déversoir.

Plusieurs modes d'exécution de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés dans lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique en perspective, d'un premier mode de réalisation d'une hausse selon l'invention;

- la figure 2 est une vue en coupe longitudinale schématique de la hausse de la figure 1 ;

- les figures 3 à 5 sont des coupes longitudinales schématiques, respectivement de deuxièmes, troisièmes et quatrièmes modes de réalisation pour des hausses selon l'invention;

- la figure 6 est une vue en perspective schématique d'un cinquième mode de réalisation pour une hausse selon l'invention; et,

- les figures 7 et 8 sont des représentations schématiques de variantes du mode de réalisation de la figure 6.

La figure 1 illustre une hausse fusible 1, 1A, disposée sur le seuil 2 d'un déversoir 3, d'un ouvrage hydraulique. Dans l'exemple illustré, le seuil 2 comprend plusieurs autres hausses fusibles disposées de façon étanche, l'une à côté de l'autre. Ainsi, les hausses forment au-dessus du seuil une retenue pour l'eau 4 en amont du déversoir 3. Une butée 5 s'étend transversalement au seuil 2 et sert d'appui à chaque hausse, interdisant son déplacement intempestif vers l'aval.

Dans les figures, chaque hausse est représentée dans une position normale, c'est-à-dire lorsqu'elle a sa position habituelle sur le seuil et y constitue une retenue pour l'eau, l'amont étant à la gauche de la hausse et l'aval à sa droite. Dans l'ensemble de la description, est considéré comme longitudinal ce qui est selon la direction d'écoulement de l'eau, d'amont en aval.

Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, la hausse 1A est en béton armé. Elle a la forme d'un bac, c'est dire qu'elle comprend une base 11, une paroi aval 12, une paroi amont 13 et deux parois latérales 14. Dans l'exemple illustré aux figures 1 et 2, toutes les parois 12-14 sont verticales. Les parois forment entre elles, vues en plan, sensiblement un rectangle. Les parois latérales et amont ont sensiblement la même hauteur H13, alors que la paroi aval a une hauteur H12 supérieure aux autres. La hausse 1 comprend en outre une cheminée 16 disposée pour communiquer avec une chambre 17, formée de façon étanche entre la base 11 et le seuil 2 (illustré en traits interrompus, à la figure 2). Lorsque le niveau N4 de l'eau dépasse l'arase supérieure NI 6 de la cheminée, la chambre se remplit d'eau, engendrant une poussée de bas en haut sous la base 11, et, en conséquence, provoquant le basculement de la hausse à l'aval du déversoir 3, c'est-à-dire provoquant l'effacement de la hausse 1 A.

Bien sur, afin de compenser la poussée des eaux 4 contre le mur aval, et éviter un basculement intempestif de la hausse et assurer des caractéristiques de stabilité convenables, il convient que la hausse ait une masse suffisante. Cependant, la chute brutale d'une telle masse, lors du basculement, est susceptible d'endommager la zone en pente, en forme de toboggan 18, qui permet l'évacuation des eaux en aval du déversoir 3.

Pour limiter les effets destructeurs de la chute de la hausse 1A, une partie de la masse de celle-ci est constituée par un lest 21 formé d'éléments hétérogènes de petites dimensions, relativement aux dimensions de la hausse 1A. Ces éléments sont ici des roches, des cailloux et/ou des graviers, disposés en vrac dans la forme de bac, entre les parois 2-14 de la hausse 1A. Afin que ce lest ne soit pas emporté par les turbulences de l'eau 4 lorsque celle-ci dépasse la paroi amont, ce lest est recouvert d'un couvercle 22. De préférence ce couvercle est formé par une fine chape 22 de béton ou de bitume, coulée à la surface du lest 21.

Lorsque la hausse 1A bascule, la chape de béton 22 se brise sous le poids du lest 21, lest qui, de ce fait, se disperse. Ainsi, la hausse se trouve allégée du poids du lest, et son impact sur le toboggan 18 se trouve réduit en proportion. En outre, ainsi allégée, la hausse est plus facilement entraînée par l'eau évacuée, suffisamment loin pour qu'elle ne constitue pas un nouvel obstacle ayant un impact sur le fonctionnement correct de l'ouvrage, notamment le bon écoulement des eaux en aval de l'ouvrage.

Les autres modes de réalisation seront décrits en ce qu'ils diffèrent du premier mode de réalisation. Les éléments fonctionnellement identiques seront généralement affectés de la même référence.

Dans le deuxième mode de réalisation, illustré par la figure 3, une hausse 1,1B diffère notamment du premier mode de réalisation 1A en ce que la hausse 1B ne comprend pas de paroi amont. En outre, le lest n'est pas constitué d'éléments en vrac.

Dans ce mode de réalisation, la hausse 1B comprend des poteaux 24 s 'étendant vers le haut depuis la base 11 et disposés sur 2 rangs parallèles à la paroi aval 12. Des lests préfabriqués monoblocs 25, en forme de roue, sont disposés par paires, chaque paire étant enfichée sur un poteau respectif. Ces lests sont identiques entre eux. Les poteaux servent de moyens pour bloquer le déplacement horizontal des lests, mais permettent le coulissement libre vertical de chaque lest 25 sur son poteau 24 respectif. Bien entendu, dans des variantes de ce mode de réalisation, le nombre, la forme et la disposition des lests monoblocs et ceux des poteaux peuvent être différents.

Lorsque la hausse bascule en aval du déversoir 3, chaque roue coulisse sur son poteau jusqu'à ce qu'elle s'en libère. Ainsi, la hausse 1B se trouve allégée du poids du lest 25, et son impact sur le toboggan 18 se trouve réduit en proportion. En outre, ainsi allégée, la hausse est plus facilement entraînée par l'eau évacuée, suffisamment loin pour qu'elle ne constitue pas un nouvel obstacle ayant un impact sur le fonctionnement correct de l'ouvrage, notamment le bon écoulement des eaux en aval de l'ouvrage.

Dans le troisième mode de réalisation, illustré par la figure 4, une hausse 1,1C est essentiellement constituée d'une base 1 let d'une paroi aval 12. La base 11 comprend une rainure transversale 27 dans laquelle la paroi aval est montée par emboîtement. Un produit d'étanchéité est ajouté dans la rainure 27 afin d'assurer une bonne étanchéité entre la base 11 et le pied de la paroi aval 12, pour éviter toute fuite d'eau vers l'aval, sans constituer un scellement.

La hausse 1C comprend en outre une série de haubans 28. Chaque hauban 28 est disposé entre une extrémité amont 29 de la base 11 et la tête 30 de la paroi 12. La hausse 1C ne comprenant pas de paroi latérale, les haubans 28 permettent de reprendre la poussée des eaux 4 en amont de la paroi 12. Les haubans sont avantageusement souples. Par exemple, les haubans sont des câbles métalliques ou en fibres synthétiques imputrescibles, notamment en fibres de carbone. Dans des variantes de ce mode de réalisation, certains ou tous parmi les haubans peuvent être rigides et reliés de façon amovible à la base ou à la paroi aval.

Lorsque la hausse 1C bascule en aval du déversoir 3, le pied de la paroi 12 se désolidarise de la rainure 27 et s'en libère. Ainsi, bien que reliées par les haubans 28, la base 11 et la paroi 12 ayant chacune une masse nettement inférieure à celle de la hausse 1C dans son ensemble, l'impact de la chute de la hausse 1C sur le toboggan 18 se trouve réduit en proportion. En outre, ainsi allégée, la hausse est plus facilement entraînée par l'eau évacuée, suffisamment loin pour qu'elle ne constitue pas un nouvel obstacle ayant un impact sur le fonctionnement correct de l'ouvrage, notamment le bon écoulement des eaux en aval de l'ouvrage. De plus les éléments de hausse 11, 12, 28 ayant des dimensions réduites, l'obstacle que formeraient ces éléments aurait un impact d'autant plus réduit sur le bon fonctionnement de l'ouvrage.

Dans le quatrième mode de réalisation, illustré par la figure 5, une hausse 1,1D est essentiellement constituée d'une base en béton armé 1 let d'une structure métallique 32. La structure 32 comprend un fond 33, sensiblement horizontal, une paroi aval 12, inclinée vers l'avant, et, de part et d'autre de la paroi aval, des parois latérales 14. La base 11 et la structure 32 sont reliées et solidarisées entre elles par des tiges de rupture 34. Les tiges de rupture 34 s'étendent verticalement entre la base et le fond de la structure, selon deux rangs transversaux.

La hausse 1C comprend en outre une série de marteaux 35. Chaque marteau comprend un manche 36 fixé à une paire de tiges de rupture 34 respective, chaque tige 34 de la paire appartenant à un rang de tige respectif. Chaque marteau s'étend horizontalement vers l'aval et comprend, à son extrémité aval, un tampon 37.

Les marteaux sont disposés et conçus, notamment en fonction du déversoir, pour que lorsque la hausse 1D bascule en aval du déversoir 3, le tampon 37 vienne percuter un élément dudit déversoir, provocant la rupture des tiges 34 respectives, et, ainsi, la désolidarisation de la base 11 d'avec la structure 32. Ainsi, la base 11 et la paroi 12, ayant chacune une masse nettement inférieure à celle de la hausse 1D dans son ensemble, l'impact de la chute de la hausse 1D sur le toboggan 18 se trouve réduit en proportion.

Dans le cinquième mode de réalisation, illustré par la figure 6, une hausse 1,1E est entièrement métallique la hausse 1D comprend une paroi aval 12, verticale. Deux rails 41 sont disposés verticalement sur une face aval de la paroi aval 12.

Des rails complémentaires 42 sont disposés longitudinalement sur le toboggan 18 du déversoir 3. Dans l'exemple illustré, les rails sont disposés de sorte que lorsque la hausse 1E bascule en aval du déversoir 3, les rails 41 de la hausse 1E viennent en prise avec les rails 42 du toboggan 18.

Il peut aussi être prévu que de tels rail n'équipent que la hausse ou que le déversoir. De préférence, si comme illustré à la figure 7 le déversoir est peu pentu et de grande longueur, on préférera équiper la hausse de rails, mais pas le déversoir. Au contraire, si comme illustré à la figure 8 le déversoir a une forte pente et qu'il est relativement court, on préférera équiper le déversoir avec des rails, mais pas les hausses.

Dans tous les cas, les rails réduisent drastiquement l'impact de la chute de la hausse 1E sur le toboggan. En outre, la hausse 1E glisse sans heurt le long du toboggan 18, les rails assurent ainsi une bonne évacuation de la hausse, suffisamment loin pour qu'elle ne constitue pas un nouvel obstacle ayant un impact sur le fonctionnement correct de l'ouvrage, notamment le bon écoulement des eaux en aval de l'ouvrage.

Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits.

Ainsi, il est possible de combiner plusieurs des modes de réalisation. Par exemple, des lests monoblocs ou un lest en vrac peuvent équiper une hausse métallique, ou partiellement métallique, plutôt qu'une hausse béton, tel qu'illustrée au premier mode de réalisation. De la même façon, un système de rails peut aussi être utilisé avec une hausse totalement ou partiellement réalisée en béton.

Aussi, un lest en vrac peut être utilisé avec une hausse ne comprenant pas de paroi amont, pourvu que ce lest soit convenablement enveloppé afin de ne pas être entraîné. Les lests amovibles monoblocs peuvent être du genre pavé autobloquant, ayant des formes telles qu'ils viennent en prise entre eux et avec la base, de sorte que tout mouvement horizontal leur soit interdit, sans qu'il soit utile d'utiliser des poteaux. Cette prise mutuelle est alors prévue pour pouvoir être libérée lorsque la hausse bascule en aval du seuil du déversoir.

D'autres solutions peuvent permettre de protéger le déversoir lors du basculement d'une hausse. Ainsi, notamment lorsque la hausse comprend des parois métalliques, il peut être prévu des zones de déformation permettant d'absorber une partie de l'énergie due au choc. Notamment lorsque la hausse comprend des parties en béton, il peut être prévu des zones de rupture, de sorte que sous le choc, ou sous son propre poids lorsque la hausse prend une position inclinée, le béton se rompe en plusieurs parties de masse réduite. Ces autres solutions peuvent aussi être combinées entre elles et/ou avec des solutions précédemment décrites.

II est aussi avantageux de limiter le nombre d'angles vifs sur la hausse.

Claims

Revendications

1. Hausse (1,1A-1E) pour ouvrage hydraulique, caractérisée en ce qu'elle comprend une paroi transversale (12) réalisée de façon sensiblement étanche avec une base (11), et, des moyens pour limiter un impact de ladite hausse sur la structure (3,18) dudit ouvrage lorsque ladite hausse s'efface.

2. Hausse (1A-1D) selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments séparables lorsque la hausse s'efface, lesdits éléments séparables faisant partie des moyens pour limiter l'impact.

3. Hausse (ΙΑ,ΙΒ) selon la revendication 2, caractérisée en ce que les éléments séparables comprennent des moyens de lest amovible (21,25).

4. Hausse (1A) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de lest amovibles comprennent des éléments pesant en vrac, de préférence des blocs de roche, des pierres ou des graviers.

5. Hausse (1A) selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (22) pour protéger les éléments pesant en vrac, de préférence une chape, de préférence en béton ou en bitume.

6. Hausse (1B) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de lest amovibles comprennent des éléments monoblocs (25), ladite hausse comprenant des moyens (24) pour limiter les déplacements desdits lests monoblocs relativement à la base (11).

7. Hausse (1B) selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comprend des poteaux (24) s'étendant vers le haut depuis la base (11) et en ce que les éléments monoblocs sont des blocs cylindriques (25), sensiblement en forme de roue, prévus pour être enfichés sur lesdits poteaux.

8. Hausse (1C) selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que les éléments amovibles comprennent une paroi transversale (12) disposée à l'aval de la base (11), en prise amovible (27) avec ladite base (11), et en ce que ladite hausse comprend en outre un haubanage (28), de préférence une haubanage souple, disposé entre une extrémité amont (29) de ladite base (11) et la tête (30) de ladite paroi aval (12).

9. Hausse (1D) selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que la base est en béton et en ce que les éléments séparables comprennent une structure métallique (32) séparable de ladite base béton.

10. Hausse selon la revendication 9, caractérisée en ce que la base béton et la structure métallique sont reliées entre elles par des tiges de rupture (34) et en ce que ladite hausse comprend en outre un marteau de rupture (35) prévu pour rompre lesdites tiges (34) lorsque ledit marteau (35) est heurté, notamment lorsqu'il est heurté par un élément du ouvrage lors de l'effacement de ladite hausse.

11. Hausse (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend des zones de déformation et/ou de rupture privilégiées.

12. Hausse (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce qu'elle comprend une structure nid d'abeilles disposée pour amortir la chute de ladite hausse.

13. Hausse (1E) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la paroi transversale (12) est disposée à l'aval de ladite hausse et en ce qu'une face aval de ladite paroi (12) comprend des rails (41) disposés verticalement.

14. Système d'ouvrage hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend un déversoir (3) et au moins une hausse (1) selon l'une des revendications précédentes disposée sur un seuil (2) dudit déversoir.

15. Système d'ouvrage hydraulique selon la revendication 14, caractérisé en ce que ledit déversoir comprend des rails (42) disposés de sorte que si ladite hausse (1E) s'efface, lesdits rails (42) assurent un glissement de la hausse (1E) relativement audit déversoir (3).