Brevet FR2375395A1 — publié le 19780721

La présente invention concerne un procédé pour le désenvasement continu de la retenue d'un barrage comprenant une conduite forcée pourvue d'une turbine hydro-électrique et une canalisation de vidange de fond pourvue d!une vanne de garde et d'une vanne à segment. La vase, dont la densité est supérieure à celle de l'eau, exerce sur les barrages une poussée telle que tous les calculs de stabilité deviennent aléatoires si on laisse monter le niveau des dépôts. Le contrôle et la sécurité des ouvrages en cours d'exploitation s'en trouve donc affectés. Par ailleurs, l'envasement diminue la capacité utile des retenues, ce qui empeche les barrages de remplir pleinement leur fonction. Pour désenvaser les retenues, on effectue actuellement des chasses pério- diques à travers la canaLisation de vidange de fond. Cette solution ne donne toutefois pas satisfaction. Le désenvasement réalisé de cette manière est en effet très limite car le débit solide cesse dès que l'eau a creusé son chemin d'accès jusqut l'entrée de la canalisation de vidange. -L'eau consommée pour ce desenva- sement est en outre gaspillée puisqu'elle n'est pas utilisée pour la production d'énergie et ne peut même pas dans certains cas être utilisée pour l'irrigation. La présente invention se propose de remédier à ces inconvéniénts et, pour ce faire, elle a pour objet un procédé de desenvasement qui se caractérise en ce qu'il consiste à immerger au moins une pompe à vase dans la retenue, à déplacer continuellement la pompe de manière à ce qu-'elle balaie méthodiquement la face supérieure de la vase située en amont du barrage, à refouler la vase pompée à l'entrez de la conduite forcée et/ou à l'entrée de la canalisation de vidange de fond, l'eau en circulation assurant sa dilution, et à turbiner le mélange d'eau et de vase obtenu. Grâce à ce procédé, il est possible de désenvaser la retenue. dans une zone beaucoup plus grande que celle qui était désenvasée jusqu ici lors des chasses périodiques. I1 est en outre possible de récupérer toute l'énergie de l'eau évacuant la vase et d'envoyer cette eau dans des canaux d'irrigation en raison sa sa très faible charge en matière splide. De préférence, le mélange d'eau et de vase circulant dans la canalisation de vidange de fond est turbiné par un petit groupé hYdro-électrique auxiliaire. On voit par conséquent qu'en entretenant dans la canalisation de vidange un débit d'eau et de vase convenablement choisi, on peut.désenvaseren continu la retenue et disposer d'une source d'énergie permanente. Avantageusement, le mélange d'eau et de vase devant être turbiné est homogénéisé sous l'action d'un fluide injecte sous pression, lequel peut être de l'air comprimé ou de l'eau. On notera ici que pour améliorer I'homogénéisation, un appareil mélangeur actionné par le fluide sous pression peut, si nécessaire, être placé sur le trajet du mélange d'eau et de vase. La présente invention concerne également une installation permettant le désenvasement continu de la retenue d'un barrage, cette installation se caractérisant essentiellement en ce qu'elle comporte au moins une pompe à vase immergée dans la retenue, des moyens pour déplacer continuellement la pompe et lui permettre de balayer méthodiquement la face supérieure de la vase située en amont du barrage, un tuyau souple dont l'entrée est reliée au refoulement de la pompe et dont la sortie debouche devant l'entrée de la conduite forcée etlou celle de la canalisation de vidange de fond, et des moyens pour commander la pompe, la canalisation de vidange de fond comportant une dérivation pourvue d'un petit groupe hydro-électrique auxiliaire susceptible d'être actionné par un mélange d'eau et de vase pompée lorsque la vanne de garde est ouverte et la vanne -à segment fermée. Lorsqu'on souhaite désenvaser la retenue dans une zone s' avançant jusqu'a environ 50 mètres en amont du barrage, on obtient des résultats satisfaisants en envoyant la vase pompée de manière continue dans la canalisation de vidange. Dans ce cas en effet, la vase est suffisamment diluée dans l'eau de vidange pour que celle-ci puisse être turbinée par le groupe auxiliaire. Lorsqu'on désire pousser le désenvasement plus en amont, la quantité de vase à éliminer devient si importante qu'il est souhaitable de la mélanger également avec l'eau turbinée dans la conduite forcée. De préférence, la dérivation comporte une vanne en amont du groupe hydroélectrique auxiliaire. Cette vanne, lorsqu'elle est fermée, permet de procéder à l'entretien du groupe auxiliaire et d'effectuer des chasses discontinues telles que celles qui étaient-pratiquées jusqu'ici. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, les moyens pour déplacer la pompe sont constitués par un câble de suspens ion supportant ladite pompe et susceptible d'être déplacé verticalement depuis un ponton flottant sur la la retenue, par un câble de touage auquel le ponton est fixé et dont les extrémités sont enroulées sur deux treuils situés chacun sur une berge de la retenue, et par deux câbles de déflexion agissant sur le câble de touage de part et d'autre du ponton, lesquels sont enroulés sur deux autres treuils situés chacun sur une bague de la retenue, les treuils d'une même belge étant respectivement en aval et en amont du ponton. Le câble de suspension permet les déplacements verticaux de ra pompe. Celle-ci peut donc être plus ou moins immergée dans la vase, ce qui permet d'agir sur le débit de matière qu'elle envoie dans le débit d'eau devant être turbiné. Quant aux câbles de touage et de déflexion, ils assurent le déplacement méthodique du ponton au-dessus de la zone que l'on souhaite désenvaser, de sorte que la pompe peut atteindre la vase située dans n'importe quel point de cette zone. Pour des raisons de commodité, il est souhaitable que l'installation soit commandée depuis le ponton et à cet effet, les moyens de commande de la pompe sont avantageusement prévus sur celui-ci. Selon un mode de réalisation préféré, la sortie du tuyau souple est reliée par l'intermédiaire d'une rotule à une tubulure fixée sur un appareil de protection disposé devant ltentrée de la conduite forcée et/ou celle de la canalisation de vidange de fond pour arrêter les matieres solides immergées. On conçoit aisément que la rotule facilite le pivotement de la sortie du tuyau souple lorsquela pompe balaie la zone à désenvaser et que le dispositif de protection évite les-risques de détéribration du groupe auxiliaire et/ou de la turbine. Avantageusement, l'appareil de protection comprend deux grilles verticales disposées l'une en face de l'autre et un panier Situé'à l'extrémité inférieure des grilles pour la réception des matières solides, la grille la plus proche du barrage étant plus fine que l'autre.Cet appareil est simple et facile à réaliser. I1 est en outre très efficace puisque grosse grille arrête les matières volumineuses qui risqueraient d'abimer la grille fine-ou qui î'empè- cheraient de travailler dans de-bonnes conditions. I1 convient par ailleurs de noter qu'il est.déplaçable verticalement, le long du barrage, ce qui permet de remonter les matières solides recueillles dans le panier. De préférence, la tubulure fixée sur l'appareil de protection débouche en amont de la grosse grille, de sorte que les matières solides pompées avec la vase peuvent être éliminées avec celles qui sont entraînées par Cette tubulure renferme en outre une tuyère destinée à injecter un fluide sous pression dans la vase sortant du tuyau souple. Le. mélange d'eau et de vase peut donc être homogénéisé avant d'être turbiné. Dans un mode particulier de réalisation, la pompe est associée à un dispositif désintégrateur de vase facilitant le pompage de celle-ci lorsqu'elle commence à se consolider au fond de la retenue. Le tuyau souple est quant à lui suspendu à des flotteurs le maintenant à un niveau supérieur à celui de l'entrée de la conduite forcée et/ou de la canalisation de vidange de fond. Comme les flotteurs l'empêchent de s'enfoncér dans la vase? on conçoit aisément qu'il ne risque pas de gêner la pompe dans ses déplacements. Si nécessaire, l'installation conforme à l'invention peut comporter un appareil de prélèvement'pourvu de moyens pour refouler jusqu'au ponton un faible débit de vase aspirée par la pompe, ce qui-permet un contrôle rapide de l'efficacité du dépl-acement de celle-ci. Enfin, des sondes peuvent avantageusement être prévues sur le ponton pour contrôler la position de la pompe par rapport à la face supérieure de la vase et donc pour contrôler la quantité de matière déposée qu'elle aspire. Un mode d'exécution de la présente invention est représenté à titre d'exemple sur les dessins annexés dans lesquels - la figure I est une vue schématique en coupe verticale d'un barrage et de sa retenue comportant une installation conforme à l'invention - la figure 2 est une vue schématique de dessus du barrage et de la retenue représentés à la figure 1 - la figure 3 est une vue de face à plus grande échelle de l'appareil de protection - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la figure 3 - la figure 6 est une vue schématique en coupe verticale à plus grande échelle de la partie aval de la canalisation de vidange de fond ; et - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne Vil-Vil de la figure 6. En se référant tout d'abord aux figures 1 et 2, on peut voir un barrage 1 d'un type tout à fait classique établi en travers du lit 2 d'une rivière et délimitant avec les berges 3 et 4 de celle-ci une retenue 5. Ce barrage qui n'a pas à être décrit plus avant ici, comporte d'une manière connue en soi une conduite forcée non représenté pourvue d'une turbine hydro-électrique, ainsi qu'une canalisation de vidange de fond 6 obturable au moyen d'une vanne de garde 7 et d'une vanne à segment 8 situées dans sa partie aval visible sur les figures 6 et 7. Des dépôts de vase 9 s'accumulent progressivement au fond de la retenue et il est nécessaire de les éliminer afin d'éviter que le barrage soit soumis à une poussée anormale constituant un danger pour sa stabilité. L'installation de désenvasement conforme à l'invention se montre particulierement efficace. Elle a en outre l'avantage de permettre une production d'énergie hydro-electrique avec une eau légèrement chargée en vase et pouvant donc être utilisée pour l'irrigation. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2, cette installation comporte essentiellement une pompe à vase 10 immergée dans la retenue, des moyens 11 permettant à la pompe de se déplacer continuellement de façon a ce qu'elle balaie méthodiquement la face supérieure de la vase, et un tuyau souple 12 dont l'entrée est reliée au refoulement de la pompe et dont la sortie débouche devant l'entrée de la canalisation de vidange 6. Selon le mode de réalisation envisagé ici, les moyens -1I sont constitués par un câble de suspens ion 13 supportant la pompe et susceptible d'être déplacé verticalement depuis un ponton 14 flottant sur la retenue, par un câble de touage 15 auquel le ponton est fixé-et dont les extrémités sont enroulées sur deux treuils 16 et 17 situés respectivement sur les berges 3 et 4, et par deux câbles de déflexion 18 et 19 agissant sur le câble 15 de part et d'autre du ponton, ces câbles étant enroulés sur deux autres treuils 20 et 21 situés également sur les berges 3 et 4, mais en amont des précédents. Il va de soi que les quatre treuils, qui sont de préférenceà commande électrique, permettent d'amener le ponton en n importe quel point de la retenue situé en aval des treuils 20 et 21. Le câble de suspension 13, qui peut être déplacé verticalement pendant le déplacement du ponton permet, quant à lui, de maintenir la pompe à une distance déterminée de la face supérieure de la vase. En se référant maintenant aux figures 3 à 5, on remarquera que la sortie du tuyau souple 12 est reliée par l'intermédiaire d'une rotule 22 à une tubulure23 fixée sur un appareil de protection 24 disposé devant l'entrée de la canalisation 6. Cet appareil, qui est guidé par des rails verticaux 25 fixés le long de la face amont du barrage, comporte une grosse grille 26 supportant la tubulure 23, une grille fine 27 prévue en aval de la grille 26 et un panier 28 situe à l'extrémité inférieure des deux grilles pour recueillir les objets immergés arrêtés par celles-ci. On remarquera par ailleurs que l'appareil 24 est supporté par un câble 29 permettant de le remonterf la partie supérieure du barrage pour enlever les objets recueillis dans le panier, et que la tubulure 23 renferme une tuyère 30 reliée à une conduite d'alimentation 31, cette tuyere étant destinée à injecter un fluide sous pression, par exemple de l'air comprimé ou de l'eau, dans le débit d'eau et de vase refoulé par la pompe 10 et ce, afin de L'homogénéiser à sa sortie du tuyau souple 12. Il convient ici de noter que ce tuyau est suspendu à des flotteurs 32 le maintenant à un niveau supérieur à celui de l'entrée de la canalisation 6 et I'empêchant ainsi de s'enfoncer dans la vase. En se référant maintenant aux figures 6 et 7, on voit que dans sa partie aval située entre la vanne de garde 7 et la vanne à segment 8, la canalisation de vidange 6 comporte une dérivation 33 aboutissant dans le bassin d'évacuation 34 du barrage, cette dérivation étant pourvue d'un petit groupe hydro-électrique 35 muni d'une vanne d'isolation 36. Dans l'installation de désenvasement conforme à l'invention, la pompe 10 peut si nécessaire etre associée à un désintégrateur mécanique ou hydraulique facilitant le pompage de la vase constituant les couches inférieuresdéjà consolidées. Elle peut également etre associée à un appareil de prélèvement pourvu d'une pompe auxiliaire permettant de refouler jusqu'au ponton un petit débit du mélange qu'elle aspire. et ce afin de controler rapidement l'efficacité de ses déplacements. Quant à l'appareil de protection 24, il peut comporter un moulinet placé sur le trajet du débit sortant du tuyau 12, ce moulinet étant actionné par le fluide sous pression sortant de la buse 30 et assurant une meilleure homogénéisation du mélange refoulé par la pompe 10. On notera par ailleurs que.l'instàlation peut avantageusement être commandée depuis le ponton. A cet effet, celui-ci peut recevoir les moyens de commande de la pompe 10 et de l'appareil de prélèvement, les pompes à haute pression destinées à alimenter les désintagrateurs hydrauliques éventuels, des sondes manuelles ou des écho-sondeurs pour contrôler la position de la pompe par rapport à la face supérieure de la vase, les moyens de commande des treuils, des moyens de liaison avec l'usine hydro-électrique, etc L'installation de désenvasement conforme à l'invention fonctionne de la manière suivante. On ferme tout d'abord la vanne à segment 8 et l'on ouvre la vanne de garde 7 et la vanne d'isolation 36. Un débit continu d'eau circule alors dans la dérivation 33 et entraîne-le groupe auxiliaire 35 qui produit de l'énergie électrique. On actionne ensuite la pompe 10 et les moyens 11 afin de la déplacer sans cesse et méthodiquement au-dessus de la face supérieure de la vase 9. On commande également l'arrivée du fluide sous pression dans le tuyère 30, ce qui permet d'homogénéiser le mélange d'eau et de vase refoule par la pompe. Le mélange ainsi homogenéisé est alors dilué dans l'eau pénétrant dans la canalisation de vidange, cette eau étant débarrassée de tous corps solides grâce aux grilles 26 et 27, et est turbiné par le groupe auxiliaire 35. On voit par conséquent que toute l'énergie de l'eau dépensée par la vidange peut maintenant être récupérée. Etant donné que le mélange turbiné n'est que légerement chargé en vase, il peut en outre être utilisé pour l'irrigation. La quantité de vase refoulée dans la canalisation de vidange est réglable. Comme elle dépend de la vitesse de déplacement de la pompe, de la position d celle-ci par rapport à la face supérieure des dépôts, ainsi que de la fluidité de la vase, on conçoit en effet aisément qu'il suffit de régler la vitesse des treuils et d'amener la pompe dans la position de travail convenable en exploitant les résultats fournis par l'appareil de prélèvement et les sondes. En supposant que la zone à désenvaser s 'détend sur 200 mètres de long et 50 mètres de large et que la vase a une épaisseur de 10 mètres, le volume de vase à évacuer est donc de 100000 m3. Si l'on utilise une pompe dont le débit total est de 155 m3/h et dont la charge en vase représente 30 % de ce débit total, on voit que le débit de vase évacuée est de 46 m3/h. Pour un groupe auxiliaire, débitant 3 600 m3/h, le taux de vase n'est alors que de 1,2 %, ce qui est largement acceptable pour le fonctionnement de ce groupe'. Ainsi, dans le cas où la pompe travaillerait d'une manière continue, elle pourrait retirer environ 190 000 m3 de vase par an, ce qui, compte tenu des apports par courants de fond est à comparer avec les 100 000 m3 précités. Il va de soi que si l'on désirait pousser le désenvasement plus en amont, on pourrait utiliser une pompe supplémentaire et envoyer la vase pompée par celle ci dans le débit actionnant la turbine de la conduite forcée dont l'entrée serait également pourvue d'un appareil de protection analogue à l'appareil 24. On notera enfin que la dépense d'énergie électrique nécessaireau fonctionnement de l'installation est très largement inférieure à la production d'énergie du groupe auxiliaire, production qui permet d1amortir lé matériel de désenvasement et les frais de fonctionnement. pour REVENDICATIONS l 1.- Procédéfle désenvasement continu de la retenue d'un barrage comprenant une conduite forcée pourvue d'une turbine hydro-électrique et une canalisation de vidange de fond pourvue d'une vanne de garde et d'une vanne à segment, caractérisé en ce qu'il consiste à immerger au moins une pompe à vase dans la retenue, à déplacer continuellement la pompe de manière à ce qu'elle balaie méthodiquement la face supérieure de la vase située en amont du barrage, à refouler la vase pompée à l'entrée de la conduite forcée et/ou à l'entrée de la canalisation de vidange de fond, l'eau en circulation assurant sa dilution, et à turbiner le mélange d'eau et de vase obtenu. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mélange d'eau et de vase circulant dans la canalisation de vidange de fond est turbiné par un petit groupe hydro-électrique auxiliaire. 3.- Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le mélange d'eau et de vase devant être turbiné est homogénéisé sous l'action d'unfluide injecté sous pression. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un appareil mélangeur placé sur le trajet du mélange d'eau et de vase est actionné par le fluide sous pression. 5.- Installation pour le désenvasement continu de la retenue d'un barrage comprenant une conduite forcée pourvue d'une turbine hydro-électrique et une canalisation de vidange de fond pourvue d'une vanne de garde et d'une vanne à segment, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une pompe à vase immergée dans la retenue, des moyens pour déplacer continuellement la pompe et lui permettre de balayer méthodiquement la face supérieure de la vase située en amont du barrage, un tuyau souple dont l'entrée est reliée au refoulement de la pompe et dont la sortie débouche devant l'entrée de la conduite forcée et/ou celle de la canalisation de vidange de fond, et des moyens pour commander la pompe, la canalisation de vidange de fond comportant une dérivation pourvue d'un petit groupe hydro-électrique auxiliaire susceptible d'etre actionné par un mélange d'eau et de vase pompée lorsque la vanne de garde est ouverte et la vanne à segment fermée. 6.- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que la dérivation comporte une vanne en amont du groupe hydro-électrique auxiliaire. 7.- Installation selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les moyens pour déplacer la pompe sont constitués par un câble de suspension supportant ladite pompe et susceptible d'être déplacé verticalement depuis un ponton flottant sur la retenue, par un câble de touage auquel le ponton est fixé et dont les extrémités sont enroulées sur deux treuils situés chacun sur une berge de la retenue, et par deux câbles de- déflexion agissant sur le câble de touage de part et d'autre du ponton, lesquels sont enroules sur deux autres treuils situés chacun sur une beEe de la retenue, les treuils d'une-même berne étant respectivement en aval et en amont du ponton 8.- Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que les moyens de commande de la pompe sont prévus sur le ponton. 9.- Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que la sortie du tuyau souple est reliée par l'intermédiaire d'une rotule à une tubulure fixée sur un appareil de protection disposé devant l'entrée de la conduite forcée et/ou celle de la canalisation de vidange de fond pour arrêter les matières solides immergées. 10 - Installation selon la revendication 9, earacterisée en ce que l'appareil de protection comprend deux grilles verticales disposées l'une en face de l'autre et un panier situe ltextrémité inférieure des grilles pour la réception des matières solides, la grille la plus proche du barrage étant plus fine que l'autre. 11.- Installation selon-la revendication 9 ou 10, caractérisée en-ce que l'appareil de protection est déplaçable verticalement le long du barrage. 12.- Installation selon la revendication -9 ou 10, caractérisée en ce que la tubulure débouche en amont de la grille la plus grosse. 13.- Installation selon la revendication 12 > caractérisée en ce que la tubulure renferme une tuyère destinée à injecter un fluide sous pression dans la vase sortant du-tuyau souple. 14.- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ces que la pompe est associee a un dispositif désintégrateur de vase 15.- Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le tuyau souple est suspendu à des flotteurs le maintenant à un niveau- - supérieur à celui de l'entrée de la conduite forcée et/ou de la canalisation de vidange de fond. 16.- Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 15, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un appareil de prélèvement pourvu de moyens pour refouler jusqu'au ponton un. faible débit de vase aspirée par la pompe. 17.- Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 16, caractérisée en ce que des sondes sont prévues sur le ponton pour contrôler la position de la pompe par rapport à la face supérieure de la vase, ainsi que le travail exécuté.