ABSTRACT
154Les déversoirs à seuil libre sont très fiables mais leur débit spécifique est faible.
HydroCoop et l’Université de Biskra ont étudié et testé un modèle de deux solutions innovantes: les P.K. Weirs et les C.F.P (Concrete Fuse Plugs), blocs fusibles économiques en béton. Chaque solution double ou triple le débit.
Depuis cinq ans HydroCoop et l’Université de Biskra ont étudié diverses façons pour associer les avantages des deux solutions en adaptant dans ce but leurs caractéristiques. Ils ont sélectionné le C.I.S (Combined Innovative Spillways) présenté en 2015 au Congrès de la CIGB et dans le n°4 d’Hydropower & Dams.
C.I.S multiplie le débit par cinq pour le prix d’un seuil en PK-Weirs. Ce résultat a été optimisé et vérifié au Laboratoire de Biskra.
Raisons de la performance des C.I.S.C.I.S associe sur un même déversoir des PK-Weirs au centre et des C.F.P des deux côtés. Les caractéristiques du C.F.P sont très modifiées pour cette association.
Le but est d’accroitre le débit spécifique pour une même lame d’eau h et pour une crue extrême de probabilité 10-4 ou la P.M.F. Un autre critère pour les C.F.P est que la crue correspondant au premier basculement ne soit pas inférieure à la crue centennale, usuellement d’un débit environ moitié du débit de la crue extrême.
Pour débiter cette crue centennale les C.F.P seuls utilisant la hauteur h comme un seuil Creager et les PK-Weirs n’utilisent que 0,5 h; ils ont donc de la marge pour la crue centennale.
Pour la crue extrême les PK-Weirs utilisent la nappe h en débitant trois fois le débit d’un seuil Creager et le débit des C.F.P de hauteur P est proportionnel à https://www.w3.org/1998/Math/MathML"> à ( P + h h ) 1.5 https://s3-euw1-ap-pe-df-pch-content-public-p.s3.eu-west-1.amazonaws.com/9780429465086/d00c7bbc-43f5-4399-ae96-6cbb1dff8d1f/content/C_ieq0009_B.tif" xmlns:xlink="https://www.w3.org/1999/xlink"/> .
Pour débiter la crue extrême, double de la crue centennale il suffit que P soit voisin de h et on a donc de la marge pour les C.F.P et la crue extrême.
155Les C.F.P sont dimensionnés par la crue centennale.
Les C.I.S associent sur un même déversoir des PK-Weirs et des C.F.P de hauteur très accrue (P = 3 h) et de forme très modifiée. Leur débit par rapport à un seuil Creager est 1 avant le basculement et (3 + 1)1,5 soit 8 après basculement. Ce ratio est de 3 pour les PK-Weirs.
Pour un déversoir utilisant 60% de PK-Weirs et 40% de C.F.P, le débit par rapport à seuil Creager est:
avant basculement: 0,6 × 3 + 0,4 × 1 = 2,2 (crue centennale)
après basculement: 0,6 × 3 + 0,4 × 8 = 5 (crue extrême)
C.I.S. augmente de 3 à 5 le débit extrême d’un seuil à 100 % PK-Weir pour un même coût.
Le débit spécifique de vannes de même hauteur que les C.F.P est 8 fois celui d’un seuil Creager mais le coefficient réel d’un déversoir vanné est réduit à 5 ou 6 par la largeur des piles entre vannes. Le débit d’un C.I.S est donc voisin de celui d’un déversoir vanné de même largeur. Le C.I.S est plus sûr et beaucoup moins coûteux.
La performance des C.I.S a été vérifiée par le Laboratoire de Biskra. Elle peut être optimisée pour chaque site.
Déversoirs des futurs grands barragesLes C.I.S semblent attractifs car ils débitent autant qu’un déversoir vanné de même largeur, un coût beaucoup plus faible, une durée de construction réduite. Ils débitent 60% de plus qu’un seuil PK-Weir de même largeur et coût.
Les grands ouvrages peuvent être dimensionnés à un coût acceptable pour les P.M.F et un premier basculement de C.F.P pour la crue de période de retour de 200 ou 500 ans.
Optimisation des barrages existantsOn peut utiliser les C.I.S pour améliorer un seuil libre ou compléter un déversoir vanné.
