Brevet FR3082534A1 — publié le 20191220

Domaine technique La présente invention concerne les procédés et installations de lutte contre les inondations liées aux crues d'un cours d'eau. Etat de l'art L'élévation du niveau des cours d'eau, en particulier au printemps et en automne ou pendant de longues pluies, peut provoquer des crues et des inondations qui causent des dégâts matériels importants. Afin de prévenir les crues d'un cours d'eau, il est connu d'employer des méthodes telles que : - l'endiguement du cours d'eau ; cette solution peut toutefois s'avérer inefficace en cas de fortes et longues pluies ; de plus, cette solution devient inefficace dès que le niveau d'eau provoqué par la crue devient supérieur à la crête de la digue ; il y a alors un risque de rupture de cet ouvrage pouvant provoquer des dommages supérieurs à ceux de la crue ; - l'amélioration du drainage du cours d'eau par dragage et élargissement ; cette solution ne peut être efficace que sur de longues distances ; en outre, l'élargissement peut être impossible à réaliser en zone urbaine ; - la réduction du débit du cours d'eau par stockage de l'eau dans des réservoirs ; la viabilité de cette solution dépend de la capacité (le stockage de ces réservoirs ; ainsi, en cas (le pluies importantes survenant tardivement, ces réservoirs peuvent être déjà pleins ; il est donc nécessaire (le construire de grands réservoirs, ce qui requiert la réalisation d'installations importantes et coûteuses. La demande FR 2560244A1 décrit un procédé et une installation permettant de limiter les crues d'un cours d'eau. Ce procédé consiste à pomper en cas de crue une partie du débit du cours d'eau dans une dérivation à sec en temps normal et pouvant être utilisée à d'autres fins, comme tunnel routier ou ferroviaire par exemple. Ce procédé nécessite la réalisation d'infrastructures coûteuses. La demande EP 2888413A1 décrit un procédé de lutte contre une inondation causée par un raz-de-marée, dans lequel l'eau est pompée pour être stockée dans des réservoirs. Exposé de l'invention Il existe un besoin pour perfectionner encore les systèmes de lutte contre les inondations, afin de disposer d'une installation dont le coût soit acceptable au regard du 2 montant des dommages causés par la crue, et qui puisse être facilement mise en place sur un cours d'eau navigable, sans en entraver la navigabilité de façon permanente, et avec un impact limité sur l'environnement. L'invention atteint cet objectif grâce à une installation de lutte contre les 5 inondations liées aux crues d'un cours d'eau, comportant : - un barrage mobile, - une station d'accélération, de préférence disposée sous le barrage mobile, agencée pour pomper l'eau à travers ou sous le barrage mobile, de l'amont du barrage mobile vers l'aval lorsque ce dernier est en configuration active, 10 de manière à augmenter la pente du fil d'eau en amont du barrage et augmenter le débit. Le débit d'un cours d'eau correspond à la vitesse moyenne V de l'eau sur une section S considérée, divisée par la surface de la section. En première approche, la vitesse moyenne V est liée à la pente de l'écoulement i par la relation suivante : 15 V = 1/7, où K est une constante et R correspond au rapport de la section au périmètre de cette section. On voit qu'il est possible d'augmenter la pente de l'écoulement i en accélérant la vitesse du courant V. Cette accélération est obtenue avec l'installation selon l'invention. 20 Cela permet d'abaisser la ligne d'eau en amont du barrage mobile, et ainsi de minimiser l'impact de la crue en amont. La mobilité du barrage de l'installation selon l'invention permet de lutter contre les inondations sans impacter outre mesure l'écoulement du cours d'eau lorsqu'il n'est pas nécessaire de lutter contre la crue ; en particulier, ce dernier peut. rester 25 navigable ; l'invention permet également de minimiser l'impact sur la vie piscicole et les sédiments La station d'accélération peut comporter au moins un groupe de pompage, notamment du type bulbe. En cas de crue, le groupe peut fonctionner en pompage et donc pomper de l'eau en amont du barrage vers l'aval. Le groupe peut avoir une puissance 30 supérieure à 5MW, allant notamment de 5MW à 15MW, par exemple de l'ordre de 10MW, un débit moyen supérieur à 200 ms/s, notamment compris entre 200 et 400 ms/s, par 3 exemple de l'ordre de 260 m3/s, et un diamètre supérieur à 3m, notamment compris entre 3 et 8m, par exemple de l'ordre de 5 m. La station d'accélération peut comporter au moins un dégrilleur à l'entrée de la station d'accélération, avant la prise d'eau. Le dégrilleur permet de protéger l'installation 5 contre l'arrivée intempestive de gros objets flottants et/ou de particules volumineuses qui pourraient nuire à l'efficacité du pompage. Il retient de préférence les particules dont les dimensions sont supérieures à 50mm. La station d'accélération peut être enfouie dans le lit du cours d'eau. Ainsi, elle ne perturbe pas ou que très peu l'écoulement de l'eau, et l'impact sur l'environnement est 10 limité, puisque les berges n'ont pas à être creusées pour accueillir l'installation. La station d'accélération peut reposer sur des fondations ancrées dans le lit du cours d'eau et le barrage mobile peut être supporté par les fondations de la station d'accélération et/ou par cette dernière ou autrement. Ainsi les fondations peuvent servir à la fois de support à la station d'accélération et au barrage mobile. A titre d'exemple, les 15 fondations peuvent comporter un radier général reposant sur des pieux, notamment en béton. La station d'accélération peut avoir une capacité de pompage d'au moins 105% de la capacité du cours d'eau non équipé. La station d'accélération peut avoir une capacité de pompage d'au moins 200 20 m3/s, mieux une capacité de pompage d'au moins 250 m3/s. La prise d'eau de la station d'accélération peut s'effectuer à au moins 0,5 m du niveau d'eau en amont, par exemple s'effectuer à au moins 3m du niveau d'eau en amont. Cette prise d'eau s'effectue à une profondeur qui lui permet de rester immergée malgré la baisse de niveau entraînée par le pompage. 25 L'installation peut avantageusement comporter un moyen de détection du niveau du cours d'eau en amont du barrage mobile et la puissance de pompage peut être ajustée en temps réel en fonction au moins du niveau détecté. Le barrage mobile peut être présent à demeure sur le site et prendre soit une configuration escamotée soit une configuration active formant barrage. Dans la 30 configuration escamotée, le barrage peut ne pas entraver la navigabilité du cours d'eau. Le barrage mobile peut comporter l'un au moins des éléments suivants: - des clapets qui sont abaissés pour laisser passer l'eau, 4 - des hausses, sortes de panneaux rectangulaires qui, accrochés par un côté à la station d'accélération, peuvent être levés et calés en position par un système mécanique tel qu une crémaillère par exemple, ou - tout autre dispositif approprié. 5 Le barrage mobile peut être transportable de façon à être mis en place au moment où la station d'accélération doit être utilisée, et retiré ensuite. Dans ce cas, le barrage mobile comporte par exemple au moins un boudin gonflable. L'installation selon l'invention peut comporter des structures immergées ou enfouies dans le lit du cours d'eau, telles que des fondations par exemple, ne faisant pas 10 obstacle à la navigation en l'absence d'utilisation de la station d'accélération, et qui permettent de maintenir en place un ou plusieurs groupes de pompage de la station d'accélération, immergés au moment où la station d'accélération doit être utilisée. Dans ce cas la station d'accélération peut être agencée pour être transportable par voie fluviale. L'installation peut comporter au moins un mur bajoyer disposé pour permettre 15 d'y arrimer le barrage mobile et/ou la station d'accélération. Le ou les murs bajoyers peuvent être en béton ou sous toute autre forme, par exemple comporter des palplanches métalliques. Le ou les murs bajoyers peuvent être solidaires (l'un radier ou indépendants. L'invention a encore pour objet un procédé pour lutter contre un risque 20 d'inondation lié aux crues (l'un cours d'eau, notamment en utilisant une installation selon l'invention telle que définie ci-dessus, dans lequel on met en place sur le cours d'eau un barrage mobile et l'on pompe l'eau à l'aide d'une station d'accélération avec un débit suffisant pour faire baisser le niveau de la ligne d'eau en amont du barrage mobile. Le pompage peut s'effectuer à travers ou sous le barrage mobile, c'est-à-dire 25 qu'en vue de dessus, l'eau qui est pompée passe sous le barrage mobile et/ou par au moins une ouverture de celui-ci prévue à cet effet. La station d'accélération peut être présente à demeure sur site, notamment en étant totalement immergée et/ou enfouie dans le lit du cours d'eau. La station de pompage est de préférence totalement immergée. 30 La station d'accélération peut encore être amenée sur site au moment de son utilisation, et peut comporter une ou plusieurs pompes qui sont immergées et maintenues en place par des fondations préexistantes sur le site et/ou à l'aide d'au moins un mur 5 bajoyer. Cela peut faciliter la maintenance de l'installation, et. permettre de ne pas entraver la navigabilité du cours d'eau lorsque l'installation n'a pas à être utilisée. Le barrage mobile peut être présent à demeure sur site, notamment en étant totalement immergé lorsqu'inactif, dans une configuration où il n'entrave pas voire que 5 très peu l'écoulement de l'eau. Il ne crée ainsi pas de réduction sensible de la section du cours d'eau lorsqu'il est dans l'état inactif. Le barrage mobile peut notamment être immergé à une profondeur d'au moins 0,5m, par exemple à une profondeur d'au moins 3 m lorsque non utilisé, de façon à ne pas gêner la circulation fluviale en surface. Le barrage mobile peut encore être amené sur site au moment de son 10 utilisation, par exemple en même temps que la station d'accélération, cette amenée s'effectuant par exemple par voie fluviale. Le barrage mobile peut alors être arrimé à au moins un mur bajoyer préexistant, ou à toute autre structure d'arrimage préexistante. Le barrage mobile peut également être lesté et/ou arrimé au fond du cours d'eau. Le pompage par la station 15 d'accélération peut permettre de faire baisser la ligne d'eau d'au moins 0,5m, mieux d'au moins 1 m, encore mieux d'au moins 3 m, par rapport au niveau initial avant pompage. La valeur choisie peut dépendre du débit, de la topographie du cours d'eau, et de la capacité de pompage mise en place. Elle peut être supérieure à 3 m. Il est avantageux de détecter le niveau du cours d'eau en amont du barrage 20 mobile et d'ajuster la puissance de pompage en temps réel en fonction au moins du niveau détecté. Brève description des figures L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre non limitatifs de celle-ci et à l'examen du 25 dessin annexé, sur lequel : - La figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d'une installation de lutte contre les inondations selon l'invention, - la figure 2 est un exemple de groupe de pompage selon l'invention, - la figure 3 est une vue de dessus d'une variante d'installation de lutte 30 contre les inondations, et - les figures 4A, 4B, 4C illustrent en vue de dessus la mise en place de l'installation de la figure 3. 6 Description détaillée de l'invention On a représenté sur la figure 1 un exemple d'installation 1 de lutte contre les inondations selon l'invention, équipant un cours d'eau E. Cette installation 1 comporte une station d'accélération 11 qui est enterrée dans 5 le lit du cours d'eau et repose par exemple sur des fondations 13 en béton. Ainsi, la station d'accélération perturbe peu ou pas l'écoulement de l'eau en dehors des phases où elle est mise en service. L'installation 1 comporte également un barrage mobile 17. La profondeur d'immersion p de la station d'accélération 11 est de préférence choisie de manière à permettre la navigabilité du cours (l'eau en l'absence du barrage mobile 17 ou lorsque 10 celui-ci est inactif et que l'installation 1 n'est pas utilisée. Par exemple, la profondeur d'immersion p est d'au moins 3m par rapport à la surface libre du cours d'eau. La station d'accélération 11 peut être maintenue en place de diverses façons et par exemple, comme illustré, à l'aide de fondations 13 La station d'accélération 11 comporte au moins un groupe de pompage qui 15 permet de pomper, lors du fonctionnement de l'installation, l'eau de l'amont du barrage 17 vers l'aval, pour faire baisser le niveau de l'eau en amont d'une hauteur AH. La station d'accélération 11 peut comporter tout groupe de pompage adapté au débit souhaité. Un tel groupe comporte une turbine à hélice 19 et d'un moteur 21, installé à 20 l'intérieur d'un carter étanche 23 en forme de bulbe, tel qu'illustré à la figure 2. Un dégrilleur 18 peut être placé devant la prise d'eau afin de protéger l'installation contre l'arrivée intempestive de gros objets flottants et/ou de particules volumineuses qui pourraient nuire à l'efficacité du pompage ou turbinage. Le barrage mobile 17 peut être présent à demeure sur le site, et agencé pour 25 prendre soit une configuration inactive n'entravant pas outre mesure la navigabilité du cours d'eau ni l'écoulement de l'eau, soit une configuration active formant barrage à l'écoulement, telle qu'illustrée à la figure 1. Le barrage mobile 17 peut comporter au moins un élément de barrage pouvant être déplacé entre deux positions, l'une escamotée et l'autre déployée. En configuration 30 escamotée, le barrage mobile est totalement immergé à une profondeur suffisante pour ne pas entraver la navigabilité du cours d'eau et de préférence ne pas gêner l'écoulement de l'eau outre mesure. 7 Le barrage mobile est par exemple du type « barrage à clapets », comportant des volets, appelés « clapets », qui pivotent à leur base et peuvent être relevés pour faire obstacle à l'écoulement. Sur la figure 1, le barrage 17 a été représenté schématiquement, car l'invention n'est pas limitée à type de barrage mobile particulier. La largeur du barrage mobile l7peut aller de 100m à 400m ou plus, étant Opar exemple de l'ordre de 130m. En cas de crue avérée ou potentielle, le barrage 17 est amené en position active et fait obstacle à la circulation de l'eau. La station d'accélération 11 est mise en marche pour pomper l'eau de l'amont vers l'aval avec un débit supérieur à celui du cours d'eau avant la 10 mise en place du barrage et la mise en route du pompage. A cet effet, la station d'accélération 11 peut notamment avoir une capacité de pompage d'au moins 105% de la capacité du cours d'eau non équipé. Cela entraine une baisse de niveau AH du cours d'eau en amont, cc qui permet d'augmenter la pente et d'accélérer le cours d'eau en amont, réduisant ainsi le risque de crue ou limitant son impact. 15 A titre d'exemple, donné pour une configuration de cours d'eau simplifiée, soient i la pente de l'écoulement en amont et S la section transversale de l'écoulement, étant donné que le produit S3i varie peu, un doublement de la pente i permet de diviser S3 par 2, de réduire la section S de 20% et de baisser le niveau de l'eau d'au moins lm, permettant d'éviter l'inondation ou d'en minimiser l'impact. 20 Le cas échéant, le fonctionnement de la station d'accélération 11 est asservi à la baisse de niveau AH mesurée au niveau du barrage 17. Une valeur de consigne AH0 ou toute autre grandeur liée, peut être entrée automatiquement ou par un opérateur, et la puissance de pompage peut être adaptée de façon à maintenir la baisse de niveau à la valeur de consigne. 25 Cette opération peut s'effectuer sur site grâce à un automate ou à distance, les données de commande de l'installation 1 étant transmises depuis une station de commande par tout. moyen filaire ou non. La baisse de niveau AH0 est par exemple choisie entre 0,5 et 3 m. Une fois le risque de crue écarté, le barrage mobile 17 est rendu inactif, et dans 30 le cas où celui-ci comporte des clapets, ceux-ci sont escamotés. La station d'accélération 11 est arrêtée. 8 Dans l'exemple de la figure 1, la station d'accélération 11 est présente à demeure sur site, étant au moins partiellement, mieux totalement, immergée et enfouie dans le lit du cours d'eau. En variante, elle est amenée sur site en cas de risque de crue, et immergée à ce moment. Cela permet de ne pas perturber l'écoulement de l'eau en son 5 absence, sans avoir à l'enfouir. Dans ce cas, elle peut être arrimée à des fondations préexistantes, présentes par exemple sur le fond du cours d'eau. En variante, ou additionnellement, elle est arrimée à au moins un mur bajoyer, comme illustré à la figure 3. Sur cette figure, on a représenté deux murs bajoyer 20 réalisés sur les berges (lu 10 cours d'eau. Ces murs bajoyer 20 n'entravent pas outre mesure la navigabilité du cours d'eau, comme illustré à la figure 4A. Ces murs sont par exemple réalisés par des techniques conventionnelles de génie civil en béton, ou en variante à l'aide d'une structure métallique ou en d'autres matériaux. Les murs bajoyer 20 peuvent être indépendants ou reliés par un radier. 15 En cas de risque de crue, la station d'accélération 11 est amenée par voie fluviale et noyée temporairement, comme illustré, à la figure 4B, à l'endroit souhaité. Les murs bajoyer 20 et le radier servent à arrimer la station d'accélération 11 pour la maintenir en place. Le barrage mobile 17 est amené par voie fluviale entre les murs bajoyer 20 et 20 positionné de préférence au-dessus de la station d'accélération 11, en étant par exemple arrimé aux murs bajoyer 20, comme illustré à la figure 4C. Le fonctionnement de l'installation est alors similaire à celui décrit précédemment. Une fois le risque de crue écarté, on peut enlever par voie fluviale le barrage et 25 la station d'accélération et les stocker en vue d'une utilisation ultérieure. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. En particulier, l'installation selon l'invention peut être utilisée en combinaison avec d'autres techniques de lutte contre les inondations, notamment l'approfondissement (lu lit et/ou le stockage de l'eau dans (les réservoirs. 30 Le barrage mobile peut notamment être réalisé autrement ; par exemple il peut comporter des boudins gonflables maintenus à l'aide d'une membrane. 9 Le cas échéant, le barrage mobile et la station d'accélération constituent un ensemble d'un seul tenant qui est amené sur site en étant par exemple remorqué par voie fluviale, puis immergé à l'endroit REVENDICATIONS1. Installation (1) de lutte contre les inondations liées aux crues d'un cours d'eau, comportant : - un barrage mobile (17), une station d'accélération (11), agencée pour pomper l'eau à travers ou sous le barrage mobile, de l'amont du barrage mobile (17) vers l'aval lorsque ce dernier est en configuration active, de manière à augmenter la pente du fil d'eau en amont du barrage et augmenter le débit. 2. Installation selon la revendication 1, la station d'accélération (11) comportant au moins un groupe de pompage. 3. Installation selon l'une des revendications précédentes, la station d'accélération (11) comportant au moins un dégrilleur (18) à l'entrée de la station d'accélération (11). 4. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, la station d'accélération (11) étant enfouie dans le lit du cours d'eau et/ou disposée sous le barrage mobile. 5. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, la station d'accélération reposant sur des fondations ancrées (13) dans le lit du cours d'eau et le barrage mobile (17) étant supporté par les fondations de la station d'accélération (11). 6. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, la station d'accélération (11) ayant une capacité de pompage d'au moins 105% de la capacité du cours d'eau non équipé. 7. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, la prise d'eau de la station d'accélération (11) s'effectuant à au moins 0,5 rn du niveau d'eau en amont. 8. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un moyen de détection du niveau du cours d'eau en amont du barrage mobile (17) et la puissance de pompage étant ajustée en temps réel en fonction au moins du niveau 30 détecté. 11 9. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, le barrage mobile (17) étant présent à demeure sur le site et pouvant prendre une configuration escamotée et une configuration active formant barrage. 10. Installation selon la revendication 9, le barrage mobile (17) étant à clapets. 5 11. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, le barrage mobile (17) étant transportable de façon à être mis en place au moment où la station d'accélération doit être utilisée 12. Installation selon la revendication 11, comportant des fondations immergées ne faisant pas obstacle à la navigation en l'absence d'utilisation de la station 10 d'accélération (11), et permettant de maintenir en place une ou plusieurs pompes immergées au moment où la station (l'accélération (11) doit être utilisée. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins un mur bajoyer (20) disposé pour permettre d'y arrimer le barrage mobile (17) et/ou la station d'accélération (11). 15 14. Procédé pour lutter contre un risque d'inondation lié aux crues d'un cours d'eau, notamment en utilisant une installation (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel on met en place sur le cours d'eau (E) un barrage mobile (17) et l'on pompe l'eau à travers ou sous le barrage mobile (17) avec un débit suffisant pour faire baisser le niveau de la ligne d'eau en amont du barrage mobile. 20 15. Procédé selon la revendication 14, l'eau étant pompée à l'aide (l'une station d'accélération (11) présente à demeure sur site, notamment en étant totalement immergée et/ou enfouie dans le lit du cours d'eau 16. Procédé selon l'une des revendications 14 et 15, le barrage mobile (17) étant présent à demeure sur site, notamment en étant totalement immergé lorsqu'inactif 25 17. Procédé selon la revendication 16, le barrage mobile (17) étant immergé à une profondeur d'au moins 0,5 m lorsque non utilisé. 18. Procédé selon la revendication 14, l'eau étant pompée à l'aide d'une station d'accélération (11) amenée sur site au moment de son utilisation, et comportant une ou plusieurs pompes qui sont immergées et maintenues en place par des fondations préexistantes sur le site. 19. Procédé selon l'une des revendications 14 et 18, le barrage mobile (17) étant amené sur site au moment de son utilisation. 12 20. Procédé selon la revendication 19, le barrage mobile (17) étant animé des murs bajoyer (20) préexistants. 21. Procédé selon l'une quelconque des revendications 14 à 20, dans lequel on détecte le niveau du cours d'eau en amont du barrage mobile (17) et l'on ajuste la 5 puissance de pompage en temps réel en fonction au moins du niveau détecté.