Brevet FR2292806A1 — publié le 19760625

L'invention est relative à un barrage mobile pour la retenue des eaux et s'applique à des barrages de ce genre à utiliser pour la retenue des eaux de mer ou de rivière. L'invention a pour but de fournir un barrage de ce genre qui permette soit de retenir les eaux, soit de les libérer par un déplacement du barrage sur lui-même en utilisant une différence de niveau d'eau due aux marées. Un autre but de l'invention est de fournir un barrage qui soit de conception simple et puisse être mis en place facilement. Un autre but de l'invention est de fournir un barrage qui, en fonctionnement, pour passer de la position de retenue des eaux à la position de libération des eaux, et inversement, ne requière aucune autre énergie que celle qui est créée par la variation naturelle du niveau de l'eau dans le temps en fonction des marées. Un autre but de l'invention est de fournir un barrage qui, lors de la libération des eaux, permette l'entrainement au loin des depbts de sédimentation. Le barrage selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte : un support reposant sur le fond et présentant une surface longitudinale continue d'appui tournée vers le haut ; et au moins un élément de barrage proprement dit, constitué par un caisson allongé agencé pour reposer librement et en des points espacés sur ledit support et comprenant au moins deux compartiments propres à être alternativement et selectivement emplis d'eau et d'air pour que ledit caisson puisse occuper de lui-même et sous l'action de la poussée des eaux, deux positions, une position de retenue des eaux pour laquelle une face du caisson coopère dans un contact d'étanchéité, avec la surface longitudinale continue du support et une position de libération des eaux qui est obtenue par basculement naturel du caisson sur lui-même à partir de la position de retenue des eaux et pour laquelle ledit contact d'étanchéité n'existe pas, de manière que les eaux puissent librement s'écouler entre le caisson et ledit support. Suivant un mode de réalisation préféré dudit support, celuici est un radier en forme de rigole dans laquelle sont prévus des organes transversaux espacés propres à recevoir ledit caisson. 'Suivant un mode de réalisation préféré du caisson, celui-ci présente deux faces planes et une face en portion de cylindre circulaire, les faces planes étant angulairement espacées d'environ 90 à 1300. D'autres caractéristiques apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre et en référence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 est une vue en perspective avec arrachement montrant une partie d'un barrage selon un mode de réalisation de l'invention Fig. 2 est une coupe verticale d'un caisson du barrage de la fig. 1 dans la position de retenue des eaux Fig. 3 est une vue analogue à la fig. 2 pour la position de libération des eaux ; et Fig. 4 est une vue en plan montrant le fonctionnement de moyens d'étanchéité entre deux caissons du barrage de la fig. 1. La description qui va suivre sera faite dans l'application de l'invention à la constitution d'une baie artificielle par la retenue des eaux à marée basse, ces eaux ayant été apportées soit par la marée haute précédente, soit par un cours d'eau débouchant dans ladite baie. Le barrage selon l'invention comporte essentiellement deux parties : un support fixe et des éléments de barrage mobiles. Le support fixe 1 est constitué par un socle radier en béton qui repose sur un soubassement 2 de graviers et de cailloux étudié suivant la nature du fond 3. Le socle 1 s'étend en un ou plusieurs éléments préfabriqués accolés, suivant la largeur du barrage. Le socle 1 présente une partie centrale creuse en forme de rigole 4 et deux ailes longitudinales 5, 6 bordant la rigole 4. L'aile 6, située du côté mer, c'est-à-dire du côté "aval" en considérant le sens normal d'écoulement des eaux à marée descendante, présente un gradin 7 tourné vers le côté baie et délimitant une surface en contrebas 8, sensiblement horizontale et propre à participer à l'étanchéité du barrage. Dans la rigole 4 et transversalement à sa direction générale sont prévus des organes espacés 9, par exemple des traverses en bois ou bers, sur lesquels repose principalement le barrage. Les organes 9 sont solidarisés du socle 1. Ils s'étendent sur toute la largeur de la rigole 4 et affleurent le niveau de l'aile 5 du côté baie et de la surface d'appui 8. Au voisinage de l'aile 5, les organes 9 portent des butées 10 qui correspondent au gradin 7 et dont le rôle sera précisé ultérieurement. Dans leur zone centrale, les organes 9 présentent une partie en creux 11 pour recevoir de manière basculante les éléments de barrage mobiles 12. Un élément de barrage mobile 12 est constitué par un caisson allongé qui repose librement sur les organes transversaux 9, par une protubérance 13 également en arc de cercle, qui est reçue dans la partie en creux 11 d'au moins deux organes 9 successifs. Le caisson 12 est, par exemple, en béton et, dans le cas où les organes 9 sont en bois, on prévoit une fourrure 14,par exemple en acier, dans la partie en creux 11 pour éviter une usure rapide du bois. Les rayons respectifs de la protubérance 14 et des parties en creux 11 sont tels que l'élément 12 puisse basculer sur lui-même autour de la charnière constituée par la protubérance 13 et les parties en creux 11. Suivant un mode de réalisation préféré, le caisson 12 présente deux faces planes 15, 16 bordant la protubérance 13 et une face 17 en forme de paroi cylindrique circulaire partielle reliant les faces 15, 16. Les faces 15, 16 font un angle d'environ 900 à 1300 ; il est cependant considéré qu'un angle de 1200 est préféré. Dans la position montrée à la fig. 2, le caisson 12 est dans la position de retenue des eaux, pour laquelle la face 16 du caisson est en appui sur la surface 8 du socle 1, dans un contact d'étanchéité. Dans la position montrée à la fig. 3, au contraire, le caisson 12 est dans la position de libération des eaux ; cette position est obtenue par un basculement du caisson d'environ 600 vers le côté baie par rapport à la position de la fig. 2. Pour cette position de libération des eaux, la face 15 est en appui sur les organes transversaux 9 et le contact d'étanchéité entre la face 16 du caisson et la surface 8 du socle n' existe pas,l'eau pouvant librement s'ficouler entre le socle 1 et le caisson 12. Selon l'invention, on agence le caisson pour qu'il puisse passer à volonté de l'une quelconque de ces deux positions à 11 autre en n'utilisant que l'énergie fournie par la variation naturelle du niveau de l'eau aux changements de marée. Pour cela, on fait comporter au caisson 12 au moins deux compartiments étanches qui peuvent alternativement et selectivement être emplis d'eau et d'air pour crééer, à partir de l'une des deux positions citées et aux changements de marée, un déséquilibre des forces agissant sur le caisson, ce déséquilibre faisant basculer le caisson de ladite position à l'autre. Dans la pratique, on a trouve qu'avec un caisson 12 en béton, dont la protubérance 13 est pleine-et en forme de cylindre complet et dont les faces 15 et 16 font un angle de 120 , on pouvait prévoir seulement deux tels compartiments, séparés par un compartiment normalement empli seulement d'air. Comme montré aux fig. 2 et 3, le caisson 12 comporte trois compartiments 18, 19 et 20 de volumes sensiblement égaux et s'étendant sous la forme de secteurs de cercle d'environ 400 chacun. Le compartiment 18, voisin de la face plane 15 située du côté baie, peut être mis en communication avec l'extérieur d'une part, par au moins une prise d'air 21 qui est ménagée dans la paroi cylindrique 7 et sur laquelle est montée une vanne manuelle de prise d'air 22 et, d'autre part, par au moins une prise d'eau 23 qui est ménagée dans la paroi plane 15 et sur laquelle est montée une vanne manuelle 24 de prise d'eau. La vanne de prise d'air 22 comporte par exemple un volant 25 qui porte une tige filetée 26 ; la tige 26 traverse un couvercle ajouré et taraudé 27 et elle porte, à son extrémité intérieure au compartiment 18, un disque obturateur 28.En tournant le volant, on déplace donc le disque obturateur par rapport à la paroi cylindrique 17. La vanne de prise d'eau 24 comporte un disque obturateur 29 extérieur au compartiment 18. Le disque obturateur 29 est porté par un levier 30 articulé sur la paroi 15 et s'étendant radialement vers la paroi cylindrique 7. A son extrémité libre, le levier 30 est accouplé à une tige filetée 31 qui traverse un support taraudé 32 et qui porte à son extrémité libre un volant de manoeuvre 33. La rotation du volant 33 provoque un déplacement axial de la tige 31, un basculement du levier 30 et donc un rapprochement ou un éloignement du disque 29 par rapport à la face plane 15. Le compartiment 20, voisin de la face plane 16, située du côté mer, peut également être mis en communication avec l'extérieur, d'une part, par au moins une prise d'air 34 qui est ménagée dans la paroi cylindrique 17, au voisinage de la cloison de séparation avec le compartiment central 19 et sur laquelle est montée une vanne manuelle de prise d'air 35 et, d'autre part, par au moins une prise d'eau 36 qui est également ménagée dans la paroi cylindrique 17, au voisinage de la face plane 16, et sur laquelle est montée une vanne de prise d'eau 37. La vanne 35 est identique à la vanne 22. La vanne 37 comporte un disque obturateur 38 monté sur un levier 39 articulé à une extrémité sur la paroi 17, au voisinage de la face plane 16, et portant à son autre ex trémité un écrou coulissant 40 qui est traversé par une tige filetée 41.La tige 41 est articulée à une extrémité, sur la paroi 17 et, à son autre extrémité, elle porte un volant de manoeuvre 42 dont la rotation provoque un basculement du levier 39 et, par suite, le rapprochement ou l'éloignement du disque 38 par rapport à la paroi 17. Dans l'exemple représenté, chacun des compartiments 18 et 20 comporte une prise d'air et une prise d'eau. Quant au compartiment central 19, il ne comporte pas, normalement, de communication avec l'extérieur pour le basculement. Toutefois, comme il le sera précisé ultérieurement, on peut prévoir des vannes pour emplir d'eau ce compartiment et constituer ainsi un lest. Le caisson 12 est fermé par deux faces latérales 43, 44 perpendiculaires aux faces planes 15, 16. Comme montré aux fig. 2 et 3, le caisson 12 peut occuper deux positions extrêmes de fonctionnement : une position de retenue des eaux (fig. 2) et une position de libération des eaux (fig. 3). Dans la position de retenue des eaux (fig. 2), le caisson 12 repose par sa face 16 sur la surface d'appui 8 du socle 1 dans un contact d'étanchéité, et la protubérance 13 repose sur la partie creuse il des organes transversaux 9. Pour que cette position soit stable, le compartiment 20 est plein d'eau et les vannes 35 et 37 sont fermées tandis que le compartiment 18 est plein d'air et les vannes 22 et 24 sont également fermées. Grâce au contact d'étanchéité entre le caisson 12 et le socle 1, l'eau 45 de la baie ne peut s'écouler sous le caisson ; elle est donc retenue par celui-ci. A ce point de la description, il n'est considéré que l'étanchéité entre le caisson et le socle, et non l'étanchéité sur les côtés latéraux du caisson. Cette dernière étanchéité sera considérée ultérieurement. Dans la position et l'état de la fig. 2, le caisson est soumis à son propre poids, à celui du lest du compartiment 20 et à la poussée de l'eau sur les faces planes 15 et 16. La poussée sur la face 15 tend à plaquer fortement le caisson sur la surface d'appui 8, tandis que la poussée verticale ascendante sur la face 16 est très largement compensée par le poids du caisson. La poussée sur la face 16 crée également un couple de basculement autour de la charnière 11-13, mais ce couple est également très largement compensé par le couple résistant du caisson lesté. Dans la position de libération des eaux (fig. 3), le caisson 12 repose par sa face 15 sur les organes 9 du socle 1, et la protubérance 13 repose sur la partie creuse 11 des organes 9. On crée ainsi des canaux de passage de l'eau entre le côté baie et le côté mer, ces canaux s'étendant entre les organes 9 et sous le caisson 12. Pour que l'eau puisse passer entre l'aile 5 du socle et le caisson, la distance entre la partie creuse 11 des organes 9 et l'aile 5 est bien supérieure au rayon de la paroi cylindrique 17 du caisson. Pour que cette position soit stable, le compartiment 18 est plein d'eau et le compartiment 20 est plein d'air, les vannes 22, 24, 35 et 37 étant fermées. Le propre poids du caisson et le lest du compartiment 18 maintiennent le caisson dans la position indiquée. Pour cette position, l'eau éventuellement présente du côté baie, par exemple l'eau provenant d'un fleuve, peut s'écouler librement sous le caisson. Pour faire passer le caisson 12 de la position de retenue des eaux (fig. 2) à celle de libération des eaux (fig. 3), on procède comme suit. L'eau 45 de la baie affleurant le niveau supérieur du caisson, on ouvre à marée basse les vannes 22 et 24 du compartiment 18 et les vannes 35 et 37 du compartiment 20. L'eau 45 de la baie remplit le compartiment 18 en pénétrant par la prise d'eau 23 et en chassant l'air par la prise d'air 21 qui se trouve en position supérieure. Les vannes 22 et 24 sont ensuite fermées pour éviter la pénétration de corps étrangers dans le compartiment 18, mais cette fermeture n'est pas indispensable au basculement ultérieur du caisson. Par contre, quand le compartiment 20 est vide, on ferme les vannes 35 et 37. Malgré le déplacement de lest du compartiment 20 vers le compartiment 18, le caisson 12 reste en position de retenue des eaux (fig. 2), mais de manière moins stable. Quand la marée montante suivant se produit, les compartiments d'air 19 et 20 jouent peu à peu le rôle de flotteurs et créent un déséquilibre progressif jusqu'à ce que le couple tendant à faire basculer le caisson vers la position de la fig. 3 l'emporte sur celui qui tend à maintenir le caisson dans la position de la fig. 2. Quand ce déséquilibre est atteint, le caisson bascule de lui-même vers la position stable de la fig. 3, cette stabilité étant pratiquement indépendante de la hauteur d'eau au-dessus du barrage à marée haute. A la marée descendante suivante, l'eau s'écoule d'abord au-dessus et au-dessous du caisson. Le côté baie se vide donc de manière normale, comme s'il n'y avait pas de barrage. Pour faire passer le caisson de la position de libération des eaux (fig. 3) à la position de retenue des eaux (fig. 2) il suffit d'ouvrir les vannes 22, 24 du compartiment 18 pour qu'il se vide de son eau, puis de les refermer, et d'ouvrir les vannes 35, 37 du compartiment 20.- A la marée montante suivante, is compartiments 18 et 19 jouent peu à peu le rôle de flotteurs, tandis que le compartiment 20 s'emplit quand l'eau atteint le niveau des vannes. I1 se crée donc un déplacement de lest du compartiment 18, vers le compartiment 20, ce qui, ajouté à l'effet de flotteurs des compartiments 18, 19, crée un déséquilibre qui fait basculer le caisson vers la position stable de la fig. 2, cette stabilité étant également pratiquement indéquendante de la hauteur finale d'eau au-dessus du barrage à marée haute.A la marée descendante suivante, l'eau s'écoule d'abord par-dessus le barrage puis elle reste immobilisée par le barrage qui retient ainsi l'eau 45 pour constituer la baie. I1 est à noter que, lors du vidage de la baie, c' est-à-dire à marée descendante et le caisson étant dans la position de la fig. 3,l'eau s'écoule sous le caisson, en entraînant avec elle les dépôts de sédimentation, ce qui participe au maintien de la propreté de la baie. En outre, à chaque marée montante, le caisson étant dans la position de retenue des eaux (fig. 2), l'eau du côté mer ne se mélange à l'eau 45 de la baie qu'après un délai correspondant à la montée de l'eau sur la hauteur du barrage, ce délai étant suffisant pour que les vases se déposent sur le fond 3 du côté mer. On évite ainsi que les vases ne passent dans la baie, ce qui participe également à -sa propreté. Comme montré aux fig. 2 et 3, le gradin 7 du socle 1 et les butées 10des organes 10 servent à empêcher tout déplacement transversal accidentel du caisson 12 sous l'action de l'eau. Pour éviter un endommagement des vannes de prises d'eau, la vanne 24 du compartiment 18 est disposée de telle manière qu'elle soit située entre deux organes 9 pour la position de libération des eaux (fig. 3), et l'aile 6 du socle 1 présente un dégagement 46 pour recevoir le levier 39 de la vanne 37 du compartiment 20 pour la position de retenue des eaux (fig. 2). Dans le cas où le barrage selon l'invention comporte un seul caisson 12, celui-ci constitue en fait une porte et il coopère par ses faces latérales 43, 44 avec des ouvrages en maçonnerie. Les faces 43, 44 sont, alors, par exemple planes et des moyens d'étanchéité sont disposés entre les ouvrages en maçonnerie et le caisson. Ces moyens sont, par exemple , des lèvres souples fixées aux ouvrages en maçonnerie et frottant sur les faces 42, 43. Toutefois, le barrage selon l'invention est de préférence utilisé sur une grande largeur et comporte plusieurs caissons 12 disposés côte à côte. Pour assurer la retenue des eaux, on prévoit des moyens d'étanchéité transversale entre les caissons. Suivant le mode de réalisation préféré pour ces moyens, les faces latérales 42, 44 présentent une dépression 47 (fig. 1 et 4) de forme générale triangulaire, dont un sommet est situé sensiblement sous la charnière 11-13. L'angle dudit sommet est d'environ 600. Le fond de la dépression est raccordé au plan des faces latérales 43, 44 par une surface 48 en quart de cylindre. La dépression 47 est prolongée au-delà de la paroi cylindrique 17 par une pièce en saillie triangulaire 49. Dans les dépressions 47 en regard de deux caissons 12 adjacents, on place une barre cylindrique 50 dont le diamètre est sensiblement égal à la distance entre les dépressions 47. La barre 50 est, par exemple en bois, et lestée à sa partie inférieure 51. En fonctionnement, l'eau 45 de la baie plaque la barre 50 sur la surface de raccordement 48 de l'un au moins des deux caissons. La barre 50, en contact avec le fond des dépressions 47,assure ainsi l'étanchéité entre deux caissons successifs. Un tel agencement d'étanchéité présente les avantages suivants : il est simple de conception et de mise en oeuvre, il est efficace, la barre d'étanchéité 50 peut facilement être remplacée, et il permet aux deux caissons d'occuper une position angulaire différente en raison par exemple d'un léger décalage dans le temps entre les basculements des deux caissons ou du maintien d'un caisson dans une position et de l'autre caisson dans l'autre position. Un caisson d'un barrage selon l'invention peut avoir par exemple les dimensions suivantes : 10 m de longueur et 2 à 3 m de hauteur. Pour renforcer la stabilité du caisson dans l'une ou l'autre position, on peut emplir le compartiment central 19 d'eau et ne le vider que pour le basculement. Pour sa mise en place, le caisson peut être transporté par flottage à marée haute et déposé sur le socle 1 lors de la marée descendante suivante. En cas d'avarie grave d'un caisson, il suffit de le remplacer, sans entraver longtemps le fonctionnement du barrage. Pour la libération des eaux, on peut ne faire basculer qu'un seul caisson ; toutefois, en cas de crue du fleuve débouchant dans la baie ou pour éviter une érosion trop forte, on peut faire basculer tous les caissons vers la position de libération des eaux. REVENDICATIONS 1. Barrage mobile pour la retenue des eaux, caractérisé par le fait qu'il comporte : un support reposant sur le fond et présentant une surface longitudinale continue d'appui tournée vers le haut ; et au moins un élément de barrage proprement dit, constitué par un caisson allongé agencé pour reposer librement et en des points espacés sur ledit support et comprenant au moins deux compartiments propres à être alternativement et sélectivement emplis d'eau et d'air pour que ledit caisson puisse occuper, de lui-même et sous l'action de la poussée des eaux, deux positions, une position de retenue des eaux pour laquelle une face du caisson coopère dans un contact d'étanchéité, avec la surface longitudinale continue du support et une position de libération des eaux qui est obtenue par basculement naturel du caisson sur lui-même à partir de la position de retenue des eaux et pour laquelle ledit contact d'étanchéité n'existe pas, de manière que les eaux puissent librement s'écouler entre le caisson et ledit support. 2. Barrage selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le support est un radier en forme de rigole dans laquelle sont prévus des organes transversaux espacés propres à recevoir ledit caisson. 3. Barrage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les organes transversaux espacés sont des traverses en bois présentant une partie creuse pour recevoir le caisson. 4. Barrage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le caisson présente deux faces planes et une face en portion de cylindre circulaire, les faces planes étant angulairement espacées d'environ 900 à 1300. 5. Barrage selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le caisson comporte deux compartiments longitudinaux propres à être sélectivement emplis d'air ou d'eau, ces compartiments étant séparés par un compartiment central empli d'air. 6. Barrage selon l'une des revendications 1 à 5,caractérisé par le fait que le caisson comporte une protubérance propre à reposer en des points espacés sur ledit support. 7. Barrage selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le caisson est muni de vannes manuelles pour des prises d'eau et d'air. 8. Barrage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs caissons indépendants disposés côte à côte, des moyens d'étanchéité étant disposés entre les caissons successifs. 9. Barrage selon la revendication 8, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'étanchéité comportent une barre propre à être reçue dans deux dépressions complémentaires ménagées dans les faces transversales en regard des caissons, la barre ayant une largeur correspondant à la distance entre les fonds des dépressions. 10. Barrage selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les dépressions ont une forme triangulaire pour que deux caissons successifs puissent occuper des positions angulaires différentes.