Brevet FR2913032A1 — publié le 20080829

-1- La présente invention est un nouveau type de barrage mobile destiné à réguler le débit d'une rivière ou d'un fleuve et à maintenir en toute sécurité et en toute circonstance son Niveau Objectif d'Etiage. D'une manière générale mais toujours vraie on peut dire que réguler un cours d'eau c'est ajuster de la manière la plus fine possible le niveau des eaux afin que l'écosystème soit en état optimal et permanent de fonctionnement. Cette régulation permet donc de garantir l'écoulement naturel des eaux pour prévenir les crues, mais aussi d'assurer une retenue suffisante en période estivale. Ces deux contraintes contradictoires font toute la difficulté du problème posé. Et tous les barrages pour répondre, suivant les circonstances et la saison, à la nécessité de retenir les eaux ou au contraire de faciliter leur écoulement exigent la construction d'un ouvrage lourd ainsi que l'intervention d'un opérateur ou d'un appareillage électrotechnique sophistiqué. Les barrages mobiles actuellement utilisés (barrages à aiguilles, à hausses, à battant à axe vertical ou axe horizontal, à gravité, à clapet, à vannes levantes ou abaissantes) sont des barrages qui s'effacent sur le fond de la rivière ou se relèvent en aérien lorsque le débit atteint une valeur critique. La présente invention permet de garantir, de jour comme de nuit, le Niveau Objectif d'Etiage sans l'intervention d'un opérateur ni déclanchement automatique d'un appareil à moteur. En effet un barrage, sur sa surface immergée, est soumis à des pressions hydrostatiques liées à la hauteur d'eau et dynamiques liées au courant, la résultante de toutes ces pressions est une force horizontale et c'est cette force du débit qui commandera d'une façon complètement nouvelle l'ouverture ou la fermeture du barrage. Voyons les dessins 1 &2 qui représentent la vanne : Au fil de l'eau et tant que le Niveau Objectif d'Etiage n'est pas atteint, la pression sur le panneau gauche (D3) et le panneau droit (D4) de la vanne s'équilibre. -2- Mais dans la mesure ou la surface de D4 est inférieure à celle de L)3, la pression sur D3 devient supérieure à D4 et, par rapport à l'axe de rotation C, le débit du cours d'eau positionne la vanne perpendiculairement au courant, donc en 5 position fermée. Dés lors que le Niveau Objectif d'Etiage est atteint voire dépassé la pression sur le panneau de fermeture (D3) reste constante (puisque l'eau passe par-dessus) alors que la pression sur le panneau de droite (panneau d'ouverture) 10 devient égale à D4 + (suivant le niveau de l'eau) D5. Ainsi pour un niveau d'eau qui aura été déterminé la pression (D4+D5) sera supérieure à la pression (D3) et la vanne s'ouvrira et restera ouverte. Lorsque le niveau de l'eau redescendra, la vanne se 15 refermera au moment précis où la pression (D3) redeviendra supérieure à (D4+D5) Le dessin 3 représente les piliers le radier et les bornes d'arrêt entre lesquels se positionne la vanne. Le dessin 4 représente la vanne en position fermée. 20 Le dessin 5 représente la vanne en position ouverte. En référence à ces dessins le système comprend : A & B : Ouvrage de maçonnerie, piliers et radiers, parties fixes. A l &A2&B l &B2 Partie des piliers assurant l'étanchéité de la 25 vanne lorsqu'elle est en position fermée. C axe de rotation de la vanne. Cl Partie fixe construite dans le sol assurant la solidité de l'ensemble. C2 Partie intégrante des panneaux droit et gauche de la vanne 30 qui sera encapuchonnée sur l'axe de rotation. C3 Roulement assurant la rotation de la vanne D 1 &D2 Partie des panneaux assurant l'étanchéité du barrage lorsque la vanne est en position fermée. D3&D4&D5 forment une seule et même pièce, la vanne a 35 proprement parlé. Mais chaque partie à une fonction bien particulière. D3 Panneau de fermeture de la vanne D4 Panneau d'ouverture de la vanne -3- D5 Correspond pour les panneaux à la poignée de la vanne, en effet ce sont les contraintes marginales exercées sur cette partie qui déclancheront l'ouverture et la fermeture de la vanne. E&F Bornes d'arrêt des panneaux en positions d'ouverture. E 1 &F 1 Parties en contact avec la vanne ouverte. Selon les modes particuliers de réalisation il sera possible d'allonger horizontalement la poignée de la vanne (D5) afin de permettre l'ouverture de la vanne à un niveau 1 o d'eau plus bas. Selon les modes particuliers de réalisation il sera possible de désolidariser les parties D4 et D5 de la vanne, ainsi D4 restera fixe et seule la pression sur la poignée (D5) ouvrira la vanne. 15 Selon les modes particuliers de réalisation et de positionnement du barrage sur le cours d'eau, il sera possible d'actionner l'ouverture de la vanne par alourdissement de la poignée (D5). La poignée (D5) se remplissant d'eau par le haut dés lors que le niveau critique est atteint, et se vidant 20 (donc s'allégeant) par le bas par un orifice de purge plus petit. La largeur de la vanne dépend de la largeur du cours d'eau ; bien évidemment, pour un fonctionnement optimal, plusieurs vannes pourront être construite pour couvrir toute la 25 largeur d'un fleuve. Un cours d'eau est essentiellement prévu pour assurer l'écoulement des eaux issues de la fonte des neiges et des pluies printanières et garantir ainsi les habitations et les populations contre les risques d'inondation. Mais pendant les 30 mois d'été c'est le phénomène inverse qui est redouté, le manque d'eau et la sécheresse. Pourquoi passe-t-on en quelques semaines d'une situation excédentaire à une situation de manque ou de pénurie ? C'est probablement parce l'eau n'est pas stockée en 35 suffisamment grande quantité dans les nappes phréatiques et les barrages réservoir. -4- Dans ces conditions il faut maîtriser l'écoulement et ne laisser partir à la mer en pure perte que l'eau qu'il serait risqué de retenir. En effet la généralisation de barrages tout au long d'un fleuve permettrait d'utiliser le lit du fleuve comme le premier réservoir d'eau. Ces barrages équipés du système de vannes décrit ici n'augmenteraient pas les risques de crues puisque lorsque le niveau devient critique l'écoulement des eaux n'est plus contrarié et le débit redevient maximal. Par contre les i o retenues deviennent optimales dés que les pluies ou la fonte des neiges cesse, et retardent d'autant la nécessité des lâchés des barrages réservoir. Ainsi les besoins de soutien d'étiage diminuent, les quantités d'eau disponibles en permanence pour l'irrigation et pour compenser l'évapotranspiration sont 15 plus importantes, il est de même moins fait appel aux réserves des nappes phréatiques. L'espace naturel et l'équilibre de l'écosystème sont préservés et enfin les lieues de loisirs sont valorisés en période cruciale. Si l'on prenait l'exemple concret de la Garonne : 20 Longueur de Toulouse à Langon : 200 km Dénivelé : 128 mètres. Largeur moyenne : 244 mètres Débit moyen 610m3/seconde. Hauteur moyenne 610/244=2m5 Avec la réalisation d'ouvrages qui ne retiendraient que 25 1m50 d'eau (Niveau Objectif d'Etiage variable suivant la géographie) la retenue d'eau serait de : 200 000 m(longueur) * 244 m (largeur) * 1,50 m (hauteur) = 73 Millions de m3. L'estimation est prudente puisque le volume potentiel 30 est bien plus important si le même aménagement est réalisé sur les affluents. L'intérêt d'un tel système est évident si l'on se rappelle que les quantités pompées dans le Canal du Midi pour les besoins de l'agriculture sont de 300 Millions de m3 par an. 35 De plus l'installation de microcentrales électriques au niveau de certains barrages peut permettre de récupérer en toute sécurité sur un courant dérivé la force motrice du courant. Nomenclature : A & B Piliers fixes Al & B1 Joints d'étanchéité amont des piliers avec les panneaux gauches des vannes (panneaux de fermeture). s A2 & B2 Joints d'étanchéité aval des piliers avec les panneaux droits des vannes (panneaux d'ouverture). A3 Joint d'étanchéité du panneau de fermeture avec le radier du pilier A. B3 Joint d'étanchéité du panneau d'ouverture avec le radier 10 du pilier B. C Axe de rotation de la vanne. Cl Partie de l'axe fixée au sol. C2 Partie de l'axe mobile solidaire de D3 & D4. C3 Roulement assurant la rotation. 15 Dl Joint d'étanchéité du panneau de fermeture avec l'amont du pilier. D2 Joint d'étanchéité du panneau d'ouverture avec l'aval du pilier. D3 Panneau gauche de la vanne. 20 D4 Panneau droit de la vanne. D5 Partie haute du panneau droit (la poignée). E Borne d'arrêt du panneau de fermeture (vue de dessus). El Surface d'arrêt. F Borne d'arrêt du panneau d'ouverture (vue de dessus). 25 F l Surface d'arrêt. REVENDICATIONS 1/ Barrage mobile destiné à maintenir le Niveau Objectif d'Etiage d'un cours d'eau. Ce barrage se caractérise par l'utilisation d'au moins une vanne composée de 3 parties (D3-D4-D5) solidaires entre elles et mobiles autour d'un axe de rotation C (Dessin 1). La particularité de cette vanne est d'être actionnée (en ouverture et fermeture suivant l'axe de rotation C) par le niveau et le débit des eaux sans intervention d'un opérateur ni appareillage électrotechnique. 2/ Barrage mobile selon la revendication 1 caractérisé en ce que les parties mobiles de la vanne comprennent un panneau supérieur (D5) dont la surface est située au dessus du Niveau Objectif d'Etiage et sur lequel la pression exercée par le courant agit dans le sens de l'ouverture de la vanne. Cette ouverture permet ainsi l'écoulement naturel maximal des eaux et la limitation du risque d'inondation. 3/ Barrage suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les parties mobiles de la vanne (D3-D4-D5) comprennent un panneau (D3) situé à gauche de l'axe de rotation (C) et deux panneaux (D4-D5) situés à droite de l'axe de rotation (C). Le panneau (D3) dit de fermeture tend sous l'effet du courant à faire pivoter et à maintenir la vanne dans une position, en butée de fermeture, perpendiculaire au courant. Le bord supérieur de ce panneau (D3) correspond au Niveau Objectif d'Etiage. Le panneau (D5) dit d'ouverture tend sous l'effet du courant à faire pivoter la vanne en position d'ouverture, il s'étend au dessus du Niveau Objectif d'Etiage. Le panneau inférieur (D4) a une surface plus petite que celle du panneau de fermeture (D3) de façon à ce que la vanne soit ramenée et maintenue en position fermée tant que le Niveau Objectif d'Etiage n'est pas dépassé. Le panneau d'ouverture (D5) est agencé de façon à ce que lors d'un dépassement du Niveau Objectif d'Etiage le courant exerce sur lui une pression telle que la vanne s'entrouvre. La vanne est maintenue en position de butée d'ouverture quand le niveau amont dépasse un certain Niveau Objectif d'Etiage.