Brevet FR2719857A1 — publié le 19951117

La présente invention conceme une passe à poissons mobile disposée dans une retenue d'eau à niveau variable en amont d'un barrage. Actuellement, lorsqu'un barrage d'une certaine hauteur est construit sur une rivière ou un ruisseau pour constituer une réserve d'eau en vue de la production d'électricité, le marnage, c'est-à-dire la variation du niveau de la retenue d'eau pour la bonne d'exploitation de l'eau empêche l'urlisation d'une passe à poissons fixe du type "échelle". Pour permettre cependant aux poissons de franchir le barrage vers l'amont, on a déjà prévu l'installation d'ascenseurs à poissons mais ces installations sont particulièrement complexes, onéreuses et elles fonctionnent dtne manière discontinue. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en procurant une passe à poissons mobile d'une conception particulièrement simple et permettant à tout moment le passage des poissons vers l'amont, quel que soit le niveau de la retenue d'eau. A cet effet cette passe à poissons mobile disposée dans une retenue d'eau à niveau variable en amont d'un barrage, est caractérisée en ce qu'elle comporte une cage qui est fixée sur la partie supérieure de la face amont du barrage, d'une manière sensiblement étanche sur toute sa pénphérie, un élément situé à l'extérieur de la cage, à proximité de l'une de ses faces verticales et se déplacant verticalement le long de cette face verticale en fonction de la variation du niveau de la retenue d'eau, et un couloir situé à l'intérieur de la cage dont la partie extrême supérieure fait saillie à l'extérieur de la cage, à travers une ouverture verticale formée dans face verticale et, est articulée sur l'élément mobile verticalement et dont la partie extrême inférieure est en appui dans la partie inférieure de la cage, au niveau d'un conduit traversant la paroi du barrage et communiquant avec l'aval de ce barrage, de telle façon que s'écoule en permanence, dans le couloir, une lame d'eau de hauteur suffisante pour permettre la remontée des poissons, et ce quelle que soit l'inclinaison du couloir dans la cage. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue en élévation schématique de la partie amont d'un barrage équipée d'une passe à poissons mobile suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe horizontale faite suivant la ligne II-II de la gure 1. La figure 3 est une vue en coupe verticale faite suivant la ligne m-m de la figure 2. La figure 4 est une vue en plan, partiellement en coupe horizontale, du caisson flotteur et de son dispositif de guidage. La figure 5 est une vue en coupe verticale faite suivant la ligne V-V de la figure 4. Les figures 6 et 7 sont des vues en élévation schématique, dans deux positions extrêrnes dirSërentes, d'un dispositif de régulation du poids du couloir mobile verticalement lors de la variation d'inclinaison de ce couloir. La figure 8 est une vue en élévation d'un arrêt d'un poids faisant partie du dispositif de régulation représenté sur la figure 6. La figure 9 est une vue en plan de l'arrêt de la figure 7. La figure 10 est une vue en coupe axiale ct verticale de l'un des poids du dispositif de régulation. La passe à poissons mobile suivant l'invention qui est représentée sur les figures 1 à 3, est disposée en amont dtn barrage 1 construit sur une rivière ou un ruisseau pour constituer une réserve d'eau de niveau variable, en vue de la production d'électricité. La passe à poissons comporte une cage parallélépipédique 2 qui est fixée sur la partie supérieure de la face amont la du barrage 1, d'une manière sensiblement étanche sur toute sa périphérie. Cette cage 2, de section horizontale rectangulaire allongée parallèlement au barrage 1, comprend quatre parois latérales et verticales, à savoir une paroi aval 3 fixée à la face amont la du barrage 1, une paroi amont 4, une paroi frontale gauche 5 et une paroi frontale droite 6, et elle est fermée à sa partie inférieure par une plaque de fond horizontale 7. La cage 2 a une hauteur supérieure au marnage de telle façon que sa paroi inférieure 7 soit encore immergée lorsque le niveau de la retenue est le plus bas. La passe à poissons mobile comporte également un ensemble mobile verticalement en fonction du niveau de la retenue d'eau. Cet ensemble mobile comporte deux éléments reliés l'un à l'autre, à savoir un élément 8 situé à l'extérieur de la cage 2 et se déplaçant verticalement le long de la face frontale gauche S de la cage, et un couloir 9, situé à l'intérieur de la cage 2, dont l'extrémité gauche est articulée, autour d'un axe horizontal et transversal 11, sur l'élément 8 mobile verticalement. Pour permettre cette articulation, la face frontale gauche 5 présente, pratiquement sur toute sa hauteur, une ouverture rectangulaire verticale 12 à travers laquelle la partie extrême supérieure ou gauche du couloir 9 fàit légèrement saillie vers l'extérieur. L'élément 8 mobile verticalement comporte, à sa partie supérieure, un canal 13, à section transversale en U, qui est situé dans le même plan vertical que le couloir 9 et qui est aligné horizontalement avec ce couloir 9 (figure 5) lorsque l'élément mobile 8 se trouve dans sa position la plus basse, correspondant au niveau le plus bas de la retenue d'eau. Le mouvement vertical de l'élément 8 peut être commandé mécaniquement et électriquement par un système d'asservissement de manière que l'élément mobile 8 suive la variation du niveau de la retenue. Le système d'asservissement peut comporter un capteur du niveau d'eau relié à un système électronique commandant la marche d'un moteur électrique, ce dernier étant accouplé à l'élément mobile 8 par l'intermédiaire d'un mécanisme, par exemple du type à pignon et crémaillère, transformant le mouvement de rotation du moteur en un mouvement linéaire. Dans la forme d'exécution illustrée sur le dessin, le système de commande de l'élément mobile 8 est simplifié puisque cet élément suit de lui-même la variation du niveau de l'eau. A cet effet, l'élément 8 comprend un caisson flotteur 14 à la partie supérieure duquel est fixé le canal 13. Ce caisson 14 a une forme parallélépipédique, il s'étend transversalement, parallèlement et à distance de la paroi frontale gauche 5 et il est prolongé, à sa partie supérieure, par une plaque formant une avancée 15 s'étendant horizontalement en direction de la paroi frontale 5 et supportant le canal 13. Quel que soit le mode de réalisation de l'élément mobile 8, cet élément est maintenu en permanence dans l'eau de telle façon que son canal supérieur 13 soit partiellement inrmergé et qu'il assure un écoulement d'eau à travers lui, vers le couloir 9. D'après la description qui précède, on peut voir que l'élément mobile 8 monte et descend de lui-même en fonction de la variation du niveau de la retenue. 11 peut atteindre une position extrême supérieure telle qu'indiquée en trait mixte sur les figures 1 et 3, lorsque le niveau de la retenue est maximal, et dans ce cas le couloir 9, situé à l'intérieur de la cage 2 et relié à l'élément 8 par l'articulation 11, est fortement incliné sur l'horizontale. Au contraire, lorsque le niveau de la retenue est le plus bas, I'élément mobile 8 est dans sa position extrême inférieure et le couloir 9 est alors faiblement incliné sur l'horizontale ou même sensiblement en position horizontale, comme représenté en traits pleins sur les figures 1 et 3. Pour faciliter le mouvement de la partie extrême droite du couloir 9 à l'intérieur de la cage 2, cette partie extrême repose de préférence sur un rouleau horizontal et transversal 16 monté à l'intérieur de la cage 2. L'extrémité droite du couloir 9 débouche toujours, quelle que soit la position de ce couloir, dans une chambre interne 17 qui est formée dans l'angle inférieur droit de la cage 2, comme on peut le voir sur la figure 1. Cette chambre qui est ouverte vers le haut, est délimitée par une paroi de séparation verticale 18 qui s'étend entre les deux parois verticales aval 3 et amont 4 de la cage 2 et elle communique, par l'intermédiaire d'une ouverture formée dans le coin inférieur droit de la paroi 3, avec un conduit 19 traversant la paroi du barrage 1 et communiquant en aval, par exemple, avec une échelle à poissons traditionnelle. D'après la description qui précède, on peut voir qu'il existe en permanence un débit d'eau dans le couloir 9, quel que soit son degré d'inclinaison, eau s'écoulant ensuite dans la chambre 17 et vers l'aval à travers le conduit 19. La section de passage du canal 13 situé en amont sur le circuit d'écoulement du débit d'eau, est déterminée de manière à assurer une lame d'eau de hauteur suffisante dans le couloir 9 lorsque le débit est le plus élevé, c'est-à-dire lorsque l'élément mobile 8 se trouve dans sa position extrême supérieure et le couloir 9 est fortement incliné. On décrira maintenant, en se référant plus particulièrement aux figures 4 et 5, la fac,on dont l'élément mobile 8 est monté glissant, d'une manière étanche, sur la paroi frontale gauche 5 de la cage 2. L'élément mobile 8 prend appui sur la paroi frontale 5 par l'intermédiaire de deux joints verticaux 21, situés de part et d'autre de l'ouverture verticale 12, et par l'intermédiaire d'un joint horizontal et transversal inférieur 22, les joints 21 et 22 glissant sur la paroi 5. Les joints 21,22 sont maintenus en position par une structure comportant deux supports 23 verticaux et longitudinaux, fixés au caisson 14, à leurs extrémités gauches, par boulonnage, s'étendant vers la paroi 5 et portant, dans leurs parties extrêmes droites, les joints verticaux 21. A cet effet, chaque support 23 est prolongé vers l'extérieur, dans sa partie extrême droite, par une aile verticale et transversale 24 de manière à définir un logement vertical en forme de U ouvert vers la paroi 5. Dans ce logement est logé un joint vertical 21 qui est bloqué au moyen d'une vis 25. Les parties extrêmes droite des deux supports longitudinaux 23 des joints verticaux 21 sont reliées entre elles par un support vertical et transversal 26 dans la partie inférieure duquel est fixé le joint horizontal et transversal 22, au moyen d'une vis 27. A l'extrémité supérieure du support transversal 26 est fixée par soudure une plaque horizontale et transversale 28 soutenant la partie extrême de l'avancée 15 du caisson 14 et supportant l'axe horizontal et transversal 11 d'articulation de l'extrémité gauche du couloir 9. Les joints verticaux 21 et le joint horizontal 22 sont pressés contre la paroi 5 au moyen de deux mécanismes identiques prévus de chaque côté de l'élément mobile 8. Chaque mécaniste de pression comporte, par exemple, un roulement 29 monté à rotation dans une chape 31, autour d'un axe horizontal et transversal, et ce roulement est repoussé vers la droite, contre l'aile 24 d'un support 23, sous l'action d'un ressort de compression 32. La tension du ressort 32 et par conséquent la pression exercée par le roulement 29 sur l'aile 24 et par les joints 21,22 sur la paroi 5 peuvent être réglées au moyen d'un écrou 33 sur lequel prend appui une extrémité du ressort 32 et qui est vissé sur une tige filetée 34 portée par une pièce fixe 35 voisine du caisson 14 et solidaire de la paroi 5, par l'intermédiaire d'une entretoise 36. On décrira maintenant, en se référant aux figures 6 à 10, une forme d'exécution d'un dispositif de régulation du poids variable du couloir mobile 9 lors de la variation de la position verticale de l'élément 8 c'est-à-dire de l'inclinaison du couloir 9. En effet, la vitesse de l'eau qui s'écoule en pemlanence dans le couloir 9 est fonction de la pente de ce couloir et du fait de la variation de la vitesse de l'eau il y a une variation de la hauteur de la lame d'eau dans le couloir 9 et par conséquent une variation du poids total du couloir et de l'eau qu'il contient. Le dispositif qui est représenté sur la figure 6 à 10 est prévu pour compenser cette variation du poids du couloir. Ce dispositif comporte une potence rigide 37 montée sur le barrage 1 et pourvue, à sa partie supérieure, de deux bras 38 qui supportent des poulies à gorge verticales coplanaires respectives 39. Un câble 41 passe sur les deux poulies 39 en formant un brin horizontal entre les deux poulies et deux brins verticaux en dessous de chaque poulie. L'une des poulies 39 est située sensiblement à l'aplomb du couloir mobile 9 se trouvant à l'intérieur de la cage 2 et le brin vertical 41a du câble 41 qui s'étend à partir de cette poulie est fixé au couloir 9 au moyen d'une attache mobile orientable 42. L'autre brin vertical 41b du câble 41, s'étendant vers le bas à partir de l'autre poulie 39, supporte plusieurs poids compensateurs 43, indépendants les uns des autres, superposés librement et de diamètre ou largeur allant en décroissant de haut en bas. Le brin vertical 41b du câble est accroché au poids compensateur 43a se trouvant le plus bas et ayant le plus petit diamètre et ce brin de câble traverse librement des trous verticaux coaxiaux 44 (figure 9) percés au centre dans chacun des poids coii 43 se trouvant superposés au-dessus du poids inférieur 43a. Avec les poids coe libres 43 coopèrent des arrêts 45 fixés les uns au-dessus des autres sur la potence 37. Chaque arrêt 45 s'étend horizontalement sur le trajet suivi par les poids 43 et sa forme est choisie de manière à lui permettre de retenir, lors du mouvement de descente de la pile de poids compensateurs, un seul de ces poids dont le rang, dans la pile de poids 43, correspond au rang de l'arrêt considéré 45 dans la succession verticale de ces arrêts. A cet effet chaque arrêt 45 présente, sur le trajet des poids, une découpe semi-circulaire 45a centrée sur le brin vertical 41b du câble 41 traversant les poids compensateurs 43 et dont le rayon va en diminuant de haut en bas. Le rayon de la découpe semicirculaire 45a de l'arrêt 45 situé le plus haut est choisi de manière à être inférieur au rayon du poids compensateur 43 situé le plus haut sur la pile de poids et supérieur au rayon du poids compensateur situé immédiatement en dessous. De la même faucon, le rayon de la découpe semicirculaire 45a de chacun des arrêts 45 se trouvant plus bas est choisi de manière à avoir une valeur intermédiaire entre les rayons de deux poids adjacents superposés. De ce fait, au fur et à mesure que le couloir 9 monte et que son poids diminue par suite de la réduction de la hauteur de la lame d'eau s'écoulant à travers lui, la valeur du contrepoids diminue par paliers puisque l'arrêt 45 le plus haut retient en premier lieu le poids compensateur supérieur 43 et le soustrait à la pile, en retranchant son poids, que l'arrêt 45 situé juste en dessous retient le poids compensateur 43 immédiatement inférieur, lors d'une descente additionnelle, et ainsi de suite jusqu'à ce que tous les poids compensateurs individuels 43 se trouvent placés sur leurs arrêts respectifs 45, comme il est indiqué sur la figure 6, et que le poids compensateur inférieur 43a soit en appui sur le sol, lorsque le couloir 9 est incliné au maximum. Bien que dans la description qui précède, il ait été indiqué que la cage 2 a une forme parallélépipédique de section horizontale rectangulaire allongée parallèlement au barrage 1, cette cage 2 pourrait être réalisée différemment et notamment, tout en conservant une forme parallélépipédique, elle pourrait étendre perpendiculairement au barrage 1. Par ailleurs, sa forme n'est pas nécessairement parallélépipédique et il suffit qu'elle définisse une paroi plane, telle que la paroi 5, le long de laquelle peut se déplacer l'élément mobile 8, et un volume interne suffisant permettant le déplacement vertical du couloir 9. Par ailleurs, il a été également indiqué, dans la description qui précède, que l'élément mobile 8 comporte à sa partie supéneure le canal 13. Toutefois, ce canal 13 n'est pas indispensable et l'eau s'écoulant dans le couloir 9 peut pénétrer directement à travers l'extrémité supérieure de ce couloir. REVENDICATIONS 1.- Passe à poissons mobile disposée dans une retenue d'eau à niveau variable en amont d'un barrage (1), caractérisée en ce qu'elle comporte une cage (2) qui est fixée sur la partie supéneure de la face amont (la) du barrage (1), d'une manière sensiblement étanche sur toute sa pénphérie, un élément (8) situé à l'extérieur de la cage (2), à proximité de l'une de ses faces verticales (5) et se déplaçant verticalement le long de cette face verticale (5) en fonction de la variation du niveau de la retenue d'eau, et un couloir (9) situé à l'intérieur de la cage (2) dont la partie extrême supérieure fait saillie à l'extérieur de la cage (2), à travers une ouverture verticale (12) formée dans sa face verticale (5) et, est articulée sur l'élément (8) mobile verticalement et dont la partie extrême inférieure est en appui dans la partie inférieure de la cage, au niveau d'un conduit (19) traversant la paroi du barrage (1) et communiquant avec l'aval de ce barrage, de telle façon que s'écoule en permanence, dans le couloir (9), une lame d'eau de hauteur suffisante pour permettre la remontée des poissons, et ce quelle que soit l'inclinaison du couloir (9) dans la cage (2). 2.- Passe à poissons suivant la revendication 1 caractérisée en ce qu'il comporte un systéme d'asservissement comprenant un capteur du niveau d'eau relié à un système électronique commandant la marche d'un moteur électrique accouplé à l'élément mobile (8) par l'intelmédiaile d'un mécanisme transformant le mouvement de rotation du moteur en un mouvement linéaire, de telle flçon que le mouvement vertical de l'élément mobile (8) soit commandé mécaniquement et électriquement. 3.- Passe à poissons suivant la revendication 1 caractérisée en ce que l'élément mobile (8) suit de lui-même la variation du niveau de l'eau et il comprend un caisson flotteur sur lequel est articulée, autour d'un axe horizontal et transversal (11), l'extrémité supérieure du couloir (9). 4.- Passe à poissons suivant l'une quelconque des revendications précédentes caracténsée en ce que l'élément (8) mobile verticalement comporte, à sa partie supérieure, un canal (13), à section transversale en U qui est situé dans le même plan vertical que le couloir (9) et qui est partiellement immergé dans l'eau, quelle que soit la position de l'élément mobile (8), pour assurer en permanence un écoulement d'eau à travers ce canal, vers le couloir (9). 5.- Passe à poissons suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la partie extrême inférieure du couloir (9) repose sur un rouleau horizontal et transversal (16) monté à l'intérieur de la cage (2). 6.- Passe à poissons suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'élément mobile (8) qui est monté glissant, d'une manière étanche, sur la paroi verticale (5) de la cage (2), prend appui sur cette paroi par l'intermédiaire de deux joints verticaux (21) situés de part et d'autre de l'ouverture verticale (12) de la paroi (5) et par l'intermédiaire d'un joint horizontal et transversal inférieur (22). 7.- Passe à poissons suivant la revendication 6 caractérisée en ce qu'il comprend des moyens (29,31,32) pour exercer une pression sur les joints (21,22) glissant sur la paroi verticale (5). 8.- Passe à poissons suivant l'une quelconque des revendications précédentes canctriee en ce qu'il comporte un dispositif de régulation du poids variable du couloir mobile (9) lors de la variation de la position verticale de l'élément (8) c'est-à dire de l'inclinaison du couloir (9). 9.- Passe à poissons suivant la revendication 8 caractérisée en ce que le dispositif de régulation du poids du couloir mobile (9) comporte une potence rigide (37) montée sur le barrage (1) et pourvue, à sa partie supérieure, de deux poulies (39), un câble (41) passe sur les deux poulies (39) en formant deux brins verticaux en dessous de chaque poulie, l'une des poulies (39) est située sensiblement à l'aplomb du couloir mobile (9) et un premier brin vertical (41a) du câble (41) qui s'étend à partir de cette poulie, es,t fixé au couloir (9) au moyen dine attache mobile orientable (42), le second brin vertical (41b) du câble (41), s'étendant vers le bas à partir de l'autre poulie (39), supporte plusieurs poids compensateurs (43) indépendants les uns des autres, superposés librement et de diamètre ou largeur allant en décroissant de haut en bas, le second brin vertical (41b) du câble est accroché au poids compensateur (43a) se trouvant le plus bas et ayant le plus petit diamètre et il traverse librement des trous verticaux coaxiaux (44) percés au centre dans chacun des poids compensateurs (43) se trouvant superposés au dessus du poids inférieur (43a), sur la potence (37) sont fixés, les uns auqlessus des autres, des arrêts (45) coopérant avec les poids compensateurs libres (43), chaque arrêt (45) s'étendant horizontalement sur le trajet suivi par les poids (43) et ayant une forme choisie de manière à lui permettre de retenir, lors du mouvement de descente de la pile de poids comptez (43), un seul de ces poids dont le rang, dans la pile de poids (43), correspond au rang de l'arrêt considéré (45) dans la succession verticale de ces arrêts. 10.- Passe à poissons suivant la revendication 9 caractérisée en ce que chaque arrêt (45) présente, sur le trajet des poids (43), une découpe semi-circulaire (45a) centrée sur le second brin vertical (41b) du câble (41) et dont le rayon va en diminuant de haut en bas, le rayon de la découpe semicirculaire (45a) de l'arrêt (45) situé le plus haut étant choisi de manière à être inférieur au rayon du poids compensateur (43) situé le plus haut sur la pile de poids et supérieur au rayon du poids compensateur situé immédiatement en dessous et ainsi de suite.