Brevet FR2400593A1 — publié le 19790316

L'invention concerne un procédé de dévasement et de lutte contre l'envasement futur d'une retenue de barrage présentant un chenal principal. Lorsque l'on décide de réaliser un barrage, un certain nombre d'études prévisionnelles sont effectuées en tenant compte d'un grand nombre de facteurs, et l'on procède en particulier à une estimation de là durée de vie utile du barrage en observant notamment le taux de sédimentation. I1 peut arriver que le taux de sédimentation croisse plus rapidement que ce n'était initialement prévu, et qu'une valeur critique soit atteinte pour laquelle il s'avère impératif de mettre en oeuvre des moyens techniques pour lutter efficacement contre la perte rapide de la capacité utile de cette retenue. Les techniques actuelles sont pratiquement limitées à une utilisation la plus optimale possible des vidanges de fond des barrages, dont le rôle essentiel est de permettre d'évacuer une certaine quantité de sédiments déposés dans la retenue. Cette utilisation optimale des vidanges de fond fait naturellement partie des études prévisionnelles dont fait l'objet l'exploitation du barrage, études devant nécessairement tenir compte des impératifs de production du barrage qui se ramènent essentiellement aux besoins en irrigation des zones situées à l'aval et/ou à la production d'énergie électrique. Ainsi, dans l'état actuel des connaissances, le principe optimal d'exploitation pour assurer le dévasement et lutter contre l'envasement futur d'une retenue de barrage se ramène essentiellement au processus suivant: on amène le niveau de la retenue à la cote minimum acceptable juste avant l'arrivée des premières crues, et on maintient le niveau de la retenue à un niveau bas pendant les crues, jusqu'au moment où il faut fermer les vidanges de fond pour assurer le remplissage de la retenue pour une date déterminée. Ces techniques s'avèrent insuffisantes lorsQue l'on est en présence d'un taux de sédimentation élevé, car la réalisation de chasses programmées à niveau bas n'élimine pas la poursuite du comblement de la retenue par le dépôt des sédiments sur toute la surface de la retenue en dehors du chenal principal creusé par les chasses. La présente invention a pour objet de proposer un procédé de dévasement et de lutte contre l'envasement futur d'une retenue de barrage, mettant en oeuvre des moyens bien connus des gens de la technique concernée, et offrant un rendement et une fiabilité nettement supérieurs aux techniques de dragage existantes, tout en s'adaptant aux desiderata fixés notamment d'après l'année hydrologique, tels par exemple que l'objectif d'équilibrer les quantités de sédiments entrés et sortis dans la retenue pour une année hydrologique satisfaisante, ce qui est à l'heure actuelle illusoire dans certains cas avec des chasses ordinaires et même avec des chasses programmées à niveau bas. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de dévasement et de lutte contre l'envasement d'une retenue de barrage présentant un chenal principal, utilisant au moins une drague suceuse, caractérisé par le fait qu'on réalisé dans la retenue à partir du chenal principal au moins un chenal annexe de l'amont vers l'aval en refoulant en perma nence au moyen de la drague suceuse le mélange eau-sédiments dans ledit chenal principal et vers l'aval de celui-ci, et qu'on déclenche juste avant l'arrivée des premières crues des chasses de ladite retenue à niveau bas pour l'entraihement des sédiments concernant les zones d'action des vidanges de fond et le chenal principal, le niveau de la retenue étant maintenu à un niveau bas durant lesdites crues de façon connue en soi jusqu'à la fermeture desdites vidanges de fond pour assurer le remplissage de ladite retenue pour une date prédéterminée. Le procédé selon l'invention peut présenter en outre les caractéristiques suivantes: - le chenal annexe est réalisé selon un contour suivant essentiellement le contour du chenal principal, l'extrémité aval dudit chenal annexe débouchant directement dans ledit chenal principal, - on réalise en outre au moins un chenal annexe de dérivation dans les parties hautes envasées de la retenue de façon à délimiter une zone de réserve d'eau à l'abri des apports de sédiments des premières crues, l'extrémité aval dudit chenal annexe de dérivation restant séparée par un talus du flanc desdites parties hautes de façon que les eaux de crues rompent ledit talus et favorisent ainsi un élargissement et un approfondissement dudit chenal annexe de dérivation, - on refoule le mélange eau-sédiments dans le chenal principal par l'intermédiaire de conduits flottans reliés à la drague suceuse associée, de façon à pouvoir réaliser au moins un chenal annexe de grande longueur ; lorsqu'il est prévu d'utiliser une pluralité de dragues suceuses indépendantes, les extrémités des conduits flottants sont avantageusement disposées sensiblement au centre du chenal principal, avec une distance relative entre elles prédéterminée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, en référence aux figures du dessin annexé ou: - la figure I illustre en vue de dessus le déroulement du procédé selon l'invention en sa phase essentielle de réalisation d'au moins un chenal annexe, - la figure 2 est une coupe développée selon II-II de la figure 1, mettant en particulier en évidence la réalisation supplémentaire d'un chenal de dérivation annexe, - les figures 3 à 5 sont des coupes de la retenue au niveau du chenal principal illustrant respectivement une situation d'envasement préexistante, une situation à niveau bas d'exploitation avec chasses programmées utilisant le seul effet des premières crues, et une situation conforme à l'invention utilisant l'effet conjugué d'au moins une drague et des premières crues, - la figure 6 est un diagramme destiné à illustrer l'utilisation de dragues conformément à l'invention, pour un objectif d'exploitation prédéterminé. Figures 1 et 2, le procédé selon l'invention va être illustré en s'appuyant sur un exemple possible de situation de retenue de barrage, situation pour laquelle il s'avère nécessaire de dévaser et de lutter contre l'envasement futur de ladite retenue. La retenue de barrage présente un chenal principal 1 délimité par un fond sédimentaire. Le procédé va être mis en oeuvre en utilisant au moins une drague suceuse classique, telle par exemple que celle commercialisée par la Société IHC Beaver King sous la dénomination de "Suceuse St-MALO" : il s'agit d'une drague suceuse à désagrégateur non-automotrice et démontable, de faible tirant d'eau en condition de marche (un peu plus d'un mètre), permettant d'atteindre une profondeur de dragage normale de l'ordre d'une quinzaine de mètres, et dont la conduite de refoulement est susceptible d'être branchée à un conduit flottant dont la longueur peut atteindre couramment 500 mètres. L'utilisation classique de telles dragues était jusque là limitée à un refoulement du mélange eau-sédiments vers l'extérieur des bords de la retenue, sur des plateformes ultérieurement déchargées. Dans le cadre de l'invention, il en va tout autrement, car il est prévu de réaliser dans la retenue à partir du chenal principal au moins un chenal annexe de l'amont vers l'aval en refoulant en permanence au moyen de la drague suceuse le mélange eau-sédiments dans ledit chenal principal lui-même et vers l'aval de celuici. Ainsi, à partir du chenal principal 1, on réalise dans la retenue un chenal annexe 2 au moyen d'une drague suceuse 3, de l'amont vers l'aval(la flèche 4 définissant la direction de l'aval), en refoulant le mélange eau-sédiments dans ledit chenal principal par l'intermédiaire de conduits flottants 5 reliés à ladite drague. Le chenal annexe peut être réalisé selon un contour suivant essentiellement le contour du chenal principal, l'extrémité aval 6 dudit chenal annexe pouvant déboucher directement dans ledit chenal principal. Selon les desiderata propres à chaque retenue, la drague suceuse, travaillant en permanence, peut procéder à plusieurs passes de largeur variable et parallèles au chenal principal : un deuxième chenal annexe 7 a été représenté aux figures 1 et 2. Il reste naturellement tout à fait possible, si cela s'avère nécessaire, d'utiliser simultanément une pluralité de dragues suceuses indépendantes, pour lesquelles les extrémités des conduits flottants sont disposées sensiblement au centre du chenal principal, avec une distance relative entre elles prédéterminée, par exemple décroissante vers l'aval. Une variante préférentielle consiste à prévoir de réaliser en outre au moins un chenal annexe de dérivation 8 dans les parties hautes envasées de la retenue. Ainsi, conformément à l'invention, on réalise dans la retenue au moins un chenal annexe (éventuellement de dérivation) de l'amont vers l'aval en refoulant en permanence le mélange eau-sédiments dans le chenal principal et en aval de celui-ci, et ôn déclenche juste avant l'arrivée des premières crues des chasses à niveau bas pour l'entralhement des sédiments concernant les zones d'action des vidanges de fond et le chenal principal ultérieurement, et de façon connue en soi, le niveau de la retenue est maintenu à un niveau bas durant lesdites crues jusqu a la fermeture desdites vidanges de fond pour assurer le remplissage de ladite retenue pour une date prédéterminée.Lorsqu'il est prévu de réaliser au moins un chenal annexe de dérivation tel que 8 délimitant une réserve d'eau à l'abri des apports de sédiments des premières crues, il sera avantageux que l'extrémité aval 9 dudit chenal reste isolée du chenal principal par un talus 10 du flanc des parties hautes, de sorte que l'ouverture dudit chenal vers le chenal principal se fasse au moment des premières crues, les eaux de crues rompant ledit talus et favorisant ainsi un élargissement et un approfondissement du chenal annexe de dérivation. Le procédé de l'invention produit tout d'abord un effet direct, à savoir le refoulement par drague suceuse dans le chenal principal, effet dont le rendement est fonction du type de drague utilisé, mais en tout état de cause optimum en raison de la faible élévation (deux à trois mètres environ) des produits refoulés par rapport au niveau du plan d'eau. Mais le procédé de l'invention produit également un effet indirect qui peut permettre de doubler ou parfois même de tripler le rendement de l'effet direct: cet effet indirect résulte des mouvements de sédiments dûs au refoulement dans le chenal principal du mélange eau-sédiments. Tout d'abord, les sédiments refoulés sont entraihés par les courants vers l'aval du chenal principal, à des distances beaucoup plus réduites du barrage. Ensuite, les sédiments refoulés présentant des dimensions supérieures à celles des sédiments déposés plus en aval remettent en mouvement les éléments les plus fins pour prendre leur place, favorisant ainsi la formation et l'écoulement du courant de densité qui amène les matériaux fins vers un lac de boue à proximité du barrage. Enfin, l'excavation par dragages dans les parties hautes envasées de la retenue créant, ainsi que cela a été dit plus haut, des réserves d'eau à l'abri des apports massifs d'alluvions des premières crues, favorise les dépôts dans le chenal principal et dans une zone située beaucoup plus en aval. Les figures 3 à 6 sont uniquement destinées à illustrer les possibilités techniques nouvelles offertes par le procédé de l'invention, et vont être décrites succinctement ci-après. La figure 3 montre en coupe au niveau du chenal principal, une situation d'envasement de retenue. Le sens des dépôts va vers le barrage Il; les couches successives de dépôts, schématisées par les lignes 12, a porté le profil initial 13 au profil nouveau 14. Les niveaux 15 et 16 situent la plage d'exploitation à niveau haut aux premières crues, ledit niveau 15 et le niveau 17 rappelant la tranche utile pour les turbines localisées au niveau 18 du barrage, le niveau 19 représentant le fond dudit barrage. La figure 4 montre une évolution de la situation de la figure 3, selon une situation à niveau bas d'exploitation avec chasses programmées utilisant le seul effet des premières crues La ligne 20 illustre le profil modifié par les premières crues créant un chenal, et les niveaux 21, 22 situent la plage d'exploitation à niveau bas aux premières crues. La figure 5 illustre une évolution de la situation de la figure 3, selon une situation résultant de la mise en oeuvre du procédé de l'invention, utilisant l'effet conjugué d'au moins une drague et des premières crues. La ligne 23 montre le profil modifié résultant des dépôts à la fin des crues, et la ligne 24 montre le profil nouveau résultant des autres dépôts ramenés dans le chenal par refoulement permanent au moyen de drague, et les niveaux 21, 25 situent la nouvelle plage d'exploitation à niveau bas aux premières crues, lorsque le procédé de l'invention est mis en oeuvre. Enfin, le diagramme de la figure 6 illustre un exemple-de détermination des dragues en fonction d'un objectif fixé qui est ici d'équilibrer les quantités de sédiments entrés et sortis dans la retenue pour une année hydrologique satisfaisante. On a porté en abscisses 26 les sédiments entrés (solides), et en ordonnées 27 les sédiments sortis, en millions de m3. Les droites 28 et 29 représentent respectivement les chasses ordinaires (telles qu'effectuées selon la technique antérieure), et les chasses programmées à niveau bas (utilisant l'effet des crues).Par l'année de référence à- 6 millions de m3 entrés, on connaft la limite possible (point 30) que l'on peut atteindre avec des chasses programmées a' niveau bas alors, les possibilités supplémentaires apportées par le procédé de l'invention pouvant être représentées par les droites 31 (une drague) et 32 (deux dragues), on détermine les caractéristiques et le nombre des dragues pour atteindre l'objectif fixé : ici, le point 33 d'équilibre entrésjsortis devant être atteint, deux dragues seront nécessaires. Notons que pour des années à hydrologie située entre 1 et 6 millions de m3 entrés, il est possible avec l'action des dragues d'améliorer les évacuations par rapport à l'objectif fixé : ainsi par exemple, pour une année de référence à 3 millions de m3 entres, l'objectif d'équilibre entréslsortis (point 34) peut être dépassé avec une drague supplémentaire qui permet d'atteindre un résultat plus intéressant (point 35). I1 va de soi que la présente invention n'est pas limitée aux exemples qui ont été donnés à titre illustratif, mais comprend toute variante reprenant avec des moyens équivalents la définition générale de l'invention telle que revendiquée. REVENDICATIONS Il Procédé de dévasement et de lutte contre l'envasement d'une retenue de barrage présentant un chenal principal, utilisant au moins une drague suceuse, caractérisé par le fait qu'on réalise dans la retenue à partir du chenal principal au moins un chenal annexe (2) de l'amont vers l'aval en refoulant en permanence au moyen de la drague suceuse le mélange eau-sédiments dans ledit chenal principal et vers l'aval de celui-ci, et qu'on déclenche juste avant l'arrivée des premières crues des chasses de ladite retenue à niveau bas pour l'entralhement des sédiments concernant les zones d'action des vidanges de fond et le chenal principal, le niveau de la retenue étant maintenu à un niveau bas durant lesdites crues de façon connue en soi jusqu'à la fermeture desdites vidanges de fond pour assurer le remplissage de ladite retenue pour une date prédéterminée. 2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le chenal annexe est réalisé selon un contour suivant essentiellement le contour du chenal principal, l'extrémité aval dudit chenal annexe débouchant directement dans ledit chenal principal. 3/ Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'on réalise en outre au moins un chenal annexe de dérivation (8) dans les parties hautes envasées de la retenue de façon à délimiter une zone de réserve d'eau à l'abri des apports de sédiments des premières crues, l'extrémité aval dudit chenal annexe de dérivation restant séparée par un talus (10) du flanc desdites parties hautes de façon que les eaux de crues rompent ledit talus et favorisent ainsi un élargissement et un approfondissement dudit chenal annexe de dérivation. 4/ Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on refoule le mélange eau-sédiments dans le chenal principal par l'intermédiaire de conduits flottants reliés à la drague suceuse associée, de façon à pouvoir réaliser au moins un chenal annexe de grande longueur 5/ Procédé selon la revendication 4, utilisant une pluralité de dragues suceuses indépendantes, caractérisé par le fait que les extrémités des conduits flottants sont disposées sensiblement au centre du chenal principal, avec une distance relative entre elles prédé- terminée.