Brevet FR3081893A1 — publié le 20191206

Description Titre de l'invention : Dispositif de transit sédimentaire pour ouvrage hydraulique mol] La présente invention concerne un dispositif de transit sédimentaire pour ouvrage hy- draulique. Elle permet principalement, pour un ouvrage hydraulique de type barrage, construit sur un cours d'eau, d'assurer le transit des sédiments apportés naturellement par ledit cours d'eau, depuis l'amont vers l'aval dudit ouvrage hydraulique. Dans une autre de ses variantes, elle permet la production d'énergie électrique à partir de l'énergie potentielle desdits sédiments. [0002] Les dispositifs de transport par câble (téléphérique, télésiège, télécabine, etc.) sont traditionnellement utilisés pour le transport soit de matériel, soit de matériaux, soit de personnes sur des distances et des dénivelés variables. Il existe différentes technologies selon les utilisations, les charges, les distance et les dénivelés. [0003] Les ouvrages hydrauliques tels que les barrages présents sur les cours d'eau présentent généralement divers impacts environnementaux. En particulier, ils constituent souvent une barrière au transit sédimentaire de ces cours d'eau. C'est-à-dire que certains barrages empêchent les sédiments naturellement transportés par l'eau du cours d'eau de transiter depuis leur amont vers leur aval. Ces sédiments restent piégés dans la retenue d'eau créée par le barrage. [0004] Les impacts négatifs de la présence d'une barrière au transit sédimentaire sur un cours d'eau sont nombreux : - Les eaux à l'aval de l'ouvrage hydraulique sont appauvries en sédiments ce qui nuit à la faune et la flore et à la productivité de l'agriculture, et provoque des érosions - La retenue créée par l'ouvrage hydraulique se comble de sédiments, et perd sa capacité de stockage utile en eau, ce qui provoque plusieurs problèmes : perte de revenus, augmentation des risques d'inondation ou de sécheresse, etc. - L'accumulation de sédiments contre l'ouvrage hydraulique peut amener à des risques de rupture ou à la mise hors service de certains de ses organes tels que vannes, conduits de vidange, etc. [0005] Ces problèmes de transit sédimentaire sont particulièrement importants sur certains grands barrages (plusieurs mètres jusqu'à plusieurs centaines de mètres) qui créent de grandes retenues (plusieurs millions de mètres cubes d'eau, jusqu'à plusieurs milliards). [0006] Plusieurs solutions existent pour assurer ce transit sédimentaire sur un ouvrage hy- draulique à l'heure actuelle. On peut citer les plus fréquentes : - La réalisation de curages ou de draguages de la retenue d'eau créée par l'ouvrage 2 hydraulique - La réalisation de tunnels hydrauliques de contournement de la retenue d'eau créée par l'ouvrage hydraulique, permettant à l'eau chargée en sédiments, par exemple en cas de crues, de ne pas transiter par ladite retenue d'eau, et empêchant ainsi le dépôt des sédiments dans ladite retenue. [0007] Ces dispositifs traditionnels de transit sédimentaire présentent cependant de nombreux inconvénients, et en particulier : - Ils ne sont que peu ou pas efficaces pour les grands ouvrages hydrauliques (barrages de plus de quelques mètres de haut et retenues de plus de quelques millions de mètres cubes) - Ils demandent des investissements très importants, souvent prohibitifs - Ils engendrent souvent une perte d'eau et donc une perte de revenus conséquente pour l'exploitant. [0008] Le dispositif objet de la présente invention permet de remédier à ces inconvénients. Il permet en effet d'assurer le transit sédimentaire sur un ouvrage hydraulique, en faisant notamment appel à un système de transport par câble. [0009] Il comporte en effet un ouvrage hydraulique de type barrage dit barrage amont, situé en amont de l'ouvrage hydraulique où l'on souhaite assurer le transit, sur le même cours d'eau, dit barrage principal. Il comporte également un système de transport par câble, reliant ce barrage amont et le cours d'eau à l'aval du barrage principal. Il comporte également un dispositif d'extraction des sédiments ainsi que des dispositifs de chargement et déchargement des sédiments dans les nacelles du dispositif de transport par câble. [0010] Le fonctionnement général du dispositif peut être résumé comme suit : les sédiments transportés naturellement par le cours d'eau sont piégés dans la retenue amont créée par le barrage amont, qui a été conçu à cet effet. De là, le dispositif d'extraction des sédiments permet la séparation des sédiments de l'eau, et le dispositif de chargement permet de charger les nacelles du dispositif de transport par câble avec lesdits sédiments. Ce dispositif de transport par câble est conçu de telle sorte qu'il est en mesure de transporter ces sédiments depuis la zone du barrage amont jusqu'à une zone située à l'aval du barrage principal, sur le cours d'eau. A cet endroit, le dispositif de déchargement des sédiments permet la restitution des sédiments dans le cours d'eau. Le transit sédimentaire est ainsi artificiellement assuré. [0011] Une variante du présent dispositif consiste à modifier le moteur du dispositif de transport par câble. Ce moteur est traditionnellement lié à une des poulies d'extrémité du dispositif de transport par câble, le moteur entrainant cette poulie via un arbre, et cette poulie entrainant le câble du dispositif par frottement. La modification consiste à transformer ce moteur en en moteur/alternateur permettant également le fonc- 3 tionnement en alternateur électrique. Dans ce fonctionnement, c'est le câble qui entraine la poulie et donc l'alternateur électrique, lui permettant de produire de l'énergie électrique à partir de l'énergie potentielle de pesanteur des sédiments transportés. [0012] [fig.1] annexée illustre l'invention et présente une vue générale et schématique d'un mode de réalisation du dispositif objet de l'invention. [0013] Pour assurer la clarté et la lisibilité du dessin, certains composants du dispositif sont volontairement représentés hors proportions et hors perspective. Ne s'agissant pas d'une vue plane, certains composant peuvent apparaitre déformés. Le cours d'eau, les retenues et les ouvrages hydrauliques sont représentés en coupe. [0014] Pour aider à la compréhension, dans ce dessin, les flèches hachurées (101) re- présentent le flux de l'eau chargée en sédiments, les flèches évidées (102) représentent le flux de l'eau peu chargée en sédiments, et les flèches pleines (103) représentent le flux de sédiments. [0015] En référence à ce dessin, le dispositif comporte un ouvrage hydraulique de type barrage, dit barrage amont (1), créant une retenue d'eau dite retenue amont (2). Cette retenue amont (2) reçoit le flux d'eau chargée en sédiments provenant de l'amont du cours d'eau (3). [0016] Ce barrage amont (1) est muni d'un dispositif d'extraction des sédiments (5) permettant de séparer les sédiments (4) de l'eau peu chargée en sédiments (6). Cette eau peu chargée en sédiments (6) est redirigée vers la retenue principale (15). [0017] Ce dispositif d'extraction des sédiments (5) est relié en un point A (7) à un dispositif de chargement des sédiments (8) permettant de charger les nacelles (9) d'un dispositif de transport par câble (10). [0018] Ce dispositif de transport par câble (10) peut être fondé sur le sol (16) via des pylônes (17). [0019] Ce dispositif de transport par câble (10) permet d'acheminer les nacelles (9) depuis le point A (7) de chargement en sédiments (4) jusqu'à un point B (11) situé à proximité du cours d'eau (3), à l'aval du barrage principal (12), qui est l'ouvrage sur lequel on souhaite assurer le transit sédimentaire. [0020] Les nacelles (9) sont déchargées de leurs sédiments (4) au point B (11) par un dispositif de déchargement des sédiments (13) qui restitue ces sédiments (4) au cours d'eau (3), en aval du barrage principal (12). [0021] Ce dispositif empêche les sédiments (4) de combler la retenue principale (15) créée par le barrage principal (12). [0022] En pratique, et à titre d'exemple non limitatif, les ordres de grandeur des différents organes du dispositif sont les suivants : - Hauteur des pylônes (17) du dispositif de transport par câble (10) : de quelques 4 mètres à quelques dizaines de mètres - Distance entre le point A (7) et le point B (11) : de quelques centaines de mètres à plusieurs dizaines de kilomètres - Hauteur du barrage principal (12) : de quelques mètres à plusieurs centaines de mètres - Hauteur du barrage amont (1) : de quelques mètres à plusieurs dizaines de mètres - Volume utile des nacelles (9) pour transport des sédiments : de quelques centaines de litres à plusieurs mètres cubes. [0023] Selon une variante de ce dispositif, le moteur (14) du dispositif de transport par câble (10) peut être un moteur/alternateur électrique. Les sédiments (4) parcourant en effet un dénivelé négatif entre le point A (7) de leur chargement et le point B (11) de leur déchargement via le dispositif de transport par câble (10), ils ont un effet d'entrainement sur le câble de ce dispositif de transport par câble (10) et donc sur le moteur (14). Le moteur/alternateur électrique permet d'utiliser cet entrainement pour la production d'énergie électrique à partir de l'énergie potentielle des sédiments (4), en fonctionnant en alternateur électrique. [0024] Selon un mode particulier de réalisation de ce dispositif, le taux de chargement en sédiments (4) des nacelles (9) et la vitesse du câble pourront être variables. [0025] Selon le mode particulier de réalisation représenté, le dispositif d'extraction des sédiments (5) peut être un dessableur ou un dégraveur, tels qu'habituellement conçus sur les ouvrages de prise hydraulique. Le dispositif de chargement des sédiments (8) peut être une conduite permettant l'acheminement de l'eau chargée issue du décanteur ou du dessableur vers les nacelles (9), et le remplissage gravitaire de ces nacelles (9). [0026] Selon un mode particulier de réalisation non représenté, le dispositif d'extraction des sédiments (5) peut être une drague, venant capter les sédiments (4) au fond de la retenue amont (2), et les acheminant vers le dispositif de chargement des sédiments (8). Dans ce cas, le dispositif de chargement des sédiments (8) peut être une conduite permettant l'acheminement des sédiments (4) depuis la drague vers les nacelles (9), et le remplissage gravitaire de ces nacelles (9). [0027] Selon un mode particulier de réalisation non représenté, le dispositif d'extraction des sédiments (5) peut être constitué de moyens mécaniques type pelles mécaniques et camions transporteurs, permettant de capter les sédiments (4) dans la retenue amont (2), éventuellement via une baisse périodique du niveau de cette retenue amont (2). Dans ce cas, le dispositif de chargement des sédiments (8) peut être constitué de ces mêmes moyens mécaniques, chargés de remplir les nacelles (9). [0028] Selon un mode particulier de réalisation, les nacelles (9) peuvent permettre l'essorage de l'eau contenue dans les sédiments qu'elles transportent, par exemple par la mise en place d'un orifice tamiseur ou d'un orifice muni d'un filtre, par exemple en fond de nacelle (9). [0029] Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de transport par câble (10) peut être du type téléphérique, ou tout autre appareil téléporté. [0030] Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de déchargement des sédiments (13) peut être constitué d'une vanne de vidange permettant la vidange de la nacelle (9), à son arrivée au point B (11). Cette vanne de vidange peut être commandée mécaniquement à son passage au point B (11). [0031] Selon un mode particulier de réalisation, le dispositif de déchargement des sédiments (13) peut être constitué d'un dispositif de renversement d'une partie des nacelles (9), permettant leur vidange gravitaire. [0032] Il s'agit donc d'un dispositif industriel permettant d'assurer le transit sédimentaire sur un ouvrage hydraulique de type barrage. Une de ses variantes permet la production d'électricité à partir de l'énergie potentielle des sédiments (4). L'invention présente notamment les avantages non limitatifs ci-après : - Elle permet d'assurer le transit sédimentaire à des coûts réduits sur un ouvrage hydraulique, et avec une perte d'eau et donc de revenus pour l'exploitant très limitée - Elle permet, non limitativement, d'assurer le transit sédimentaire sur de grands barrages - Elle permet, dans une de ses variantes, la valorisation des sédiments pour la production d'électricité. [0033] La présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation particuliers décrits ou représentés. 6 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51 [Revendication 61 [Revendication 71 [Revendication 81 [Revendication 91