ANNEXE RÉFÉRENTIEL TECHNIQUE

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1 DOSSIER DES ÉTUDES ÉTUDE A Études techniques et environnementales ANNEXE RÉFÉRENTIEL TECHNIQUE PROJET DE MISE À grand gabarit de la liaison fluviale ENTRE BRAY-SUR-SEINE ET NOGENT-SUR-SEINE

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131 CONFÉRENCE EUROPÉENNE DES MINISTRES DES TRANSPORTS EUROPEAN CONFERENCE OF MINISTERS OF TRANSPORT RÉSOLUTION N 92/2 RELATIVE À LA NOUVELLE CLASSIFICATION DES VOIES NAVIGABLES [CEMT/CM(92)6/FINAL] Le Conseil des Ministres réuni à Athènes, les 11 et 12 juin 1992, PRENANT NOTE du rapport qui lui a été fait et qui est reproduit ci-dessus ; RECOMMANDE A) Au point de vue technique des infrastructures : 1. Que les gouvernements prennent en considération la nouvelle classification des voies navigables européennes telle qu'elle est définie au tableau 1 pour classifier leurs propres voies navigables. Les cartes de leur réseau devront être adaptées à cette classification. Ils veilleront à faire établir un document reprenant les caractéristiques de chaque voie ou tronçon de voie (profils en travers de la voie, position du chenal, tirant d'eau autorisé, hauteurs libres sous les ponts, dimensions utiles des écluses et des autres élévateurs à bateaux...) en vue de réaliser un échange d'informations aussi complètes que possible pour l'ensemble des usagers des voies navigables. Dans cette même optique, les cartes de la CEMT et de la CEE de Genève seront revues. Ce travail sera confié à un groupe d'experts. 2. En vue de réaliser un réseau européen de voies navigables homogènes, les gouvernements devront également tenir compte de la nouvelle classification tant dans les projets de modernisation et d'amélioration de leur réseau que lors du renouvellement des ouvrages d'art. Dans le cas de la modernisation d'une voie d'intérêt régional ou d'une voie de la classe IV, il y a lieu d'adopter au moins les paramètres de la classe Va. Pour moderniser ou créer une voie de navigation d'importance internationale, il faut prendre en considération au moins les paramètres de la classe Vb avec un tirant d'eau minimum de 2.80 mètres et une hauteur minimale sous les ponts de 7 mètres lorsque cela est nécessaire pour le transport de conteneurs. Pour les voies navigables où une hauteur libre sous les ponts de 700 cm n'est pas économiquement rentable, il faut considérer la possibilité d'utiliser des convois plus longs (Classe Vb). La longueur des écluses ou des autres ouvrages de franchissement sera fixée en fonction des dimensions supérieures des convois poussés. 3. Les techniques de navigation peuvent encore être sérieusement améliorées. Des progrès peuvent être réalisés tant en ce qui concerne la construction et l'équipement des bateaux affectés aux transports traditionnels de vrac que pour la recherche de bateaux de type nouveau, mieux adaptés pour assurer les autres transports qui se sont développés ces dernières décennies.

132 Les gouvernements doivent être attentifs à favoriser les initiatives en vue de moderniser le matériel de transport ainsi que le matériel de chargement, de déchargement et de transbordement. Malgré l'absence dans ce rapport de référence aux caboteurs et aux bateaux fluvio-maritimes, ils doivent aussi être pris en considération du moins sur les voies navigables qui ont un gabarit approprié à leurs dimensions. 4. Consécutivement à l'adaptation des réseaux et de leur maintien en bon état d'entretien et à l'évolution du matériel de transport, les autorités doivent être particulièrement attentives à ce que la navigation intérieure soit prête à s'intégrer, de manière harmonieuse, au marché unique de Elles devront veiller à ce que celle-ci réponde aux trafics qui s'offriront à elle et à ce qu'elle puisse s'adapter à l'informatisation des techniques de gestion commerciale et de la navigation qui se développeront dans les années à venir. B) Au point de vue politique de développement des voies navigables : 1. Il convient que les gouvernements reconnaissent l'importance du transport par navigation intérieure et qu'il reçoive de leur part toute l'attention nécessaire afin d'aboutir à un développement conforme aux possibilités qu'il recèle. A ce sujet, les conclusions du rapport CM(89)27 du 25 octobre 1989 en ce qui concerne particulièrement le rôle de la navigation intérieure dans l'économie des transports aux niveaux national et international doivent encore être rappelées. 2. La mise en service prochaine de la liaison Rhin-Main-Danube et l'ouverture des pays de l'europe de l'est à l'économie de marché auront un impact favorable sur les transports par voies navigables. De nouvelles relations de trafic vont apparaître et probablement modifier quelque peu les flux de trafics existants. Il y aura lieu de veiller à ce que la transition soit la plus harmonieuse possible afin de permettre une navigabilité en continu dans l'ensemble du réseau européen. 3. De nombreuses études ont été entreprises sur les transports combinés principalement dans les relations rail-route. Il a été constaté que la navigation intérieure pouvait également s'y insérer efficacement. Des études dans ce sens ont d'ailleurs été mises à l'ordre du jour des organismes internationaux. De telles études doivent être soutenues et poursuivies avec la préoccupation de déboucher sur des réalisations concrètes. 4. Il existe une capacité disponible considérable sur le réseau européen qui peut être utilisée sans devoir recourir à des investissements importants. Partout où les infrastructures sont en concurrence, le report sur la voie navigable d'une partie du trafic en provenance de la route et du rail est souvent proposé comme solution dans la réduction des encombrements et dans l'amélioration de l'environnement. Une campagne d'information et d'incitation auprès des industries, des chargeurs et des clients potentiels devrait être lancée à l'initiative des gouvernements qui trouveraient dans ce transfert partiel de trafic une réponse à des problèmes de congestion et d'environnement qui deviennent de plus en plus ardus. 2 Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables

133 3 Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables

134 Notes du tableau 1. La classe d une voie navigable est déterminée par les dimensions horizontales des bateaux ou convois poussés et, surtout par la largeur. 2. Le tirant d'eau d'une voie navigable intérieure doit être spécifié suivant les situations locales. 3. Valeur caractéristique du tonnage pour chaque classe en fonction des dimensions et des tirants d'eau indiqués. 4. Tient compte d'une marge de sécurité de 30 cm entre le point le plus haut du bateau ou de son chargement et la hauteur libre sous les ponts. 5. Bateaux utilisés dans la région de l'oder et sur les voies navigables situées entre l'oder et l'elbe. 6. Adapté pour le transport de conteneurs : mètres pour les bateaux transportant deux couches de conteneurs ; mètres pour les bateaux transportant trois couches de conteneurs ; mètres pour les bateaux transportant quatre couches de conteneurs. 50 pour cent des conteneurs peuvent être vides sinon un ballast doit être mis. 7. Le premier nombre est relatif à des situations existantes et le second à des développements futurs ou, dans certains cas, à des situations actuelles. 8. Tient compte de dimensions d'automoteurs proposés pour le transport en ro-ro et le transport de conteneurs ; les dimensions mentionnées sont des ordres de grandeur. 9. Se rapporte à des convois sur le Danube composés souvent de plus de neuf barges. 4 Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables

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151 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etape 1 : analyse du territoire et identification de couloirs de passage potentiels 4- Etude technique - Infrastructure Rapport HEN70763Y Version B Mars 2008

152 Etudes générales Assistance au Maître d Ouvrage Maîtrise d œuvre conception Maîtrise d œuvre travaux Formation Siège social 78, allée John Napier CS Montpellier Cedex 2 Tél. : Fax : montpellier.egis-eau@egis.fr

153 Sommaire 1 CADRE ET OBJET DU RAPPORT Contexte général et objet du rapport Contexte du projet Objectifs de l étude technique Méthodologie de l étude technique RETOURS D EXPERIENCE DU PROJET SEINE-NORD-EUROPE Objectifs de performance retenus Niveaux de service Objectifs de capacité de la voie d eau et temps de parcours Objectif de durée de vie des ouvrages Objectifs de performance environnementaux Objectifs pour l alimentation en eau Objectifs relatifs aux équipements Trafic attendu et écoulement du trafic Tracé et ouvrages Tracé et escalier d eau Profil en travers et terrassements Écluses Les ouvrages d art Alimentation en eau Les installations de navigation et portuaire Les aménagements paysagers et environnementaux Coût global du projet Exploitation et maintenance Travaux de maintenance et exploitation Coûts énergétiques ANALYSE DES ANCIENS PROJETS DE LIAISON «RHIN-RHONE» Projet Saône-Moselle Tracés Description sommaire de la solution Projet Rhin-Rhône Tracé et ouvrages Alimentation en eau LES OUVRAGES D UN CANAL A GRAND GABARIT Documents réglementaires Documents de référence Comparaison des documents de référence Bateaux de projet Profil en travers, tracé en plan Grandeurs caractéristiques d un canal Profil en travers normal du gabarit Vb Profil en travers réduit et sens unique Profil en travers dans les courbures Section courante Terrassements, déblais et remblai courants Déblais et remblais exceptionnels Autres ouvrages et aménagements de section courante Les écluses Dimensions Les éléments d ouvrage composant une écluse à grand gabarit Fonctionnement hydraulique Exemple de réalisation : écluse de Niffer...39 R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 3 sur 64

154 4.6 Les ouvrages de rétablissement Les contraintes Les types solutions techniques envisageables Problématiques particulières liées aux rétablissements des voies ferrées Exemple de réalisation en cours : le pont de Coppenaxfort Les ouvrages d art non courants Les ponts-canaux Les Tunnels Autres ouvrages Portes de garde Les bassins-réservoirs ETUDE DES FRANCHISSEMENTS DE HAUTES CHUTES Contexte et objectifs Les solutions techniques de franchissement L écluse Les trois grands types d élévateurs à bateaux Comparaison des solutions Choix du site Comparaison des coûts d investissement Exploitation et maintenance Aspects énergétiques Besoins en études complémentaires Synthèse et conclusions de l étude des franchissements de haute chute OBJECTIFS DE PERFORMANCE Trafic attendu et justification du gabarit Proposition d objectifs de performance Objectifs de capacité de la voie d eau et temps de parcours Objectif de durée de vie des ouvrages Niveaux de service Objectifs de performance environnementaux Objectifs pour l alimentation en eau BASE DE PRIX POUR UNE PRE ESTIMATION Section courante Ouvrages de franchissement Écluses Élévateurs Pré chiffrage des ouvrages en étape Ouvrages d art Les ponts Ouvrages spéciaux CONCLUSIONS...63 R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 4 sur 64

155 Liste des tableaux Tableau 1 - Caractéristiques des huit biefs du projet Seine Nord Europe Tableau 2 - Ecluses du projet Seine Nord Tableau 3 - Coût du projet Seine Nord Europe Tableau 4 - Description des biefs (sens Sud Nord) - projet historique Tableau 5 - Comparaison des documents réglementaires de référence Tableau 6 - Emprises du canal pour un contexte géotechnique plutôt favorable Tableau 7 - Eléments de comparaison de la solution tunnel à la solution à 2 écluses Tableau 8 - comparaison des solutions de franchissement Tableau 9 - Prix unitaires de rétablissement Liste des figures Figure 1 - Bateaux de petit gabarit et de gabarit intermédiaire Figure 2 - Bateaux de grand gabarit Figure 3 - Illustration des grandeurs caractéristiques en canal Figure 4 -Illustration des grandeurs caractéristiques en rivière Figure 5 - profil en travers type du canal Vb - berges à 2H/1V Figure 6 - profil en travers type du canal Vb - berges à 3H/1V Figure 7 - profil en travers type du canal Vb - berges verticales Figure 8 - profil en travers type du canal Vb - sens unique Figure 9 Illustration des rayons de courbures d e 1000 m sur fond de plan IGN Figure 10 - profil en travers type du canal Vb - berges à 2H/1V dans une courbe Figure 11 - Illustration des emprises théoriques du canal en déblai Figure 12 - Illustration des emprises théoriques du canal en remblai Figure 13 les ouvrages composant une écluse Figure 14 - Illustration - pont type bowstring Figure 15 - Illustration relèvement des voies ferrées sur canal Figure 16 - Illustration souterrain fluvial (sens unique) Figure 17 - Ascenseur vertical Figure 18 plan incliné longitudinal Figure 19 plan incliné transversal R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 5 sur 64

156 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Cadre et objet du rapport 1 CADRE ET OBJET DU RAPPORT 1.1 Contexte général et objet du rapport Les enjeux, le contexte de l étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône ont été décrits au rapport d introduction. Le présent rapport constitue le rapport n 4, étude technique - infrastructure de l étape 1 de l étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône. 1.2 Contexte du projet Dans le cadre de l étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône, il est indispensable de définir - avec le niveau de précision adéquat à ce type d étude préliminaire- les principaux ouvrages du canal, leurs caractéristiques. Le projet s inscrit dans un cadre réglementaire constitué par plusieurs documents de référence. La conférence européenne des ministres des transports de 1992 (CEMT- 92) a notamment abouti à une recommandation pour les projets de nouveaux canaux d importance internationale. Le gabarit considéré doit être le gabarit Vb (cinq B) pour permettre la navigation de longs convois poussés chargés de 3 hauteurs de conteneurs. L étude socio économique sur l axe méditerranée mer du Nord a montré également l intérêt d une liaison Saône Moselle pour le grand gabarit. Par ailleurs, en septembre 2007, le projet de liaison à grand gabarit Seine Nord Europe est avancé au stade de l Avant Projet Sommaire (APS). Pour ce projet, les problématiques techniques liées à la réalisation d un canal Vb ont été identifiées et étudiées de manière approfondie. Ce travail a ainsi abouti à un éventail de solutions techniques transposables à l échelle du projet Saône Moselle. Il constitue une source d information précieuse. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 6 sur 64

157 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Cadre et objet du rapport 1.3 Objectifs de l étude technique Prendre en compte les grands enjeux financiers dès le stade amont de l étude nécessite ainsi de mener une réflexion sur les ouvrages d un canal à grand gabarit. A ce stade d étude d opportunité, l objectif fixé est d établir un référentiel technique qui consiste à : caractériser les ouvrages dans le respect de la réglementation en vigueur, dresser un état des connaissances techniques sur la base du travail réalisé pour Seine Nord, compléter ces connaissances sur des sujets particuliers qui n ont pas été traités précédemment dans le détail. Ce volet d étude doit ainsi permettre in fine de : bien cerner les problématiques techniques majeures pour les prendre en compte à leur juste mesure dans l analyse des couloirs ; proposer des objectifs de performance pertinents pour le projet ; prendre la mesure des enjeux financiers sur la base d un premier dégrossissage du chiffrage du projet. 1.4 Méthodologie de l étude technique Ce rapport constitue le rendu partiel n 3 de l étude d opportunité. Il se décompose en 6 parties : une analyse synthétique du projet Seine-Nord reprenant les points essentiels qui seront utiles au projet Saône-Moselle ; un aperçu des anciens projets de liaison des grands bassins du Rhin et du Rhône : le projet Saône-Rhône abandonné en 1998 et le projet Saône- Moselle des années ; une étude technique des ouvrages d un canal au gabarit Vb faisant office de référentiel technique pour le projet ; une étude spécifique des comparaisons des solutions pour les franchissements de haute chute par élévateur. Cette solution intéressante en alternative aux écluses n a pas été retenue pour le projet Seine-Nord. Aussi, un état de l art et des possibilités a été réalisé ; des objectifs de performance sont également proposés pour le canal à la lumière de l étude des ouvrages ; une base de prix de référence pour un premier chiffrage est enfin proposée. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 7 sur 64

158 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe 2 RETOURS D EXPERIENCE DU PROJET SEINE-NORD- EUROPE Préambule En 2007, le projet Seine-Nord-Europe est avancé au stade de l avant-projet sommaire. Le débat public a eu lieu et La commission d enquête a remis son rapport au Préfet de Picardie le 6 juillet 2007 en donnant un avis favorable. Ce chapitre a pour objet de constituer un résumé volontairement très synthétique des aspects techniques de l avant projet du canal qui a été finalisé en Une synthèse du dossier d avant-projet a été réalisée et a fait l objet d un rapport spécifique diffusé par VNF. Le chapitre qui suit a donc pour objectif de résumer l essentiel des points techniques importants et des chiffres-clés des ouvrages du projet sans reprendre ce dossier de synthèse. Le lecteur pourra s y reporter pour compléter ses connaissances. Une information a été ajoutée en complément : les coûts estimés pour les ouvrages au stade APS en 2005/2006 communiqués par VNF pour l occasion de la présente étude. Il convient également de noter que les termes techniques précis et toutes les références aux documents réglementaires sont explicités et illustrés au chapitre Objectifs de performance retenus Le canal Seine-Nord-Europe présente les caractéristiques de la classe Vb européenne. Il permettra le transport de convois de t c est à dire des bateaux de 185 m de longueur et 11,4 m de largeur. Il reliera le bassin de l Oise connecté à la Seine aux canaux du Nord reliés au réseau Nord européen Niveaux de service Disponibilité des ouvrages Il a été retenu une mise à disposition 363 jours sur 365 (tous les jours sauf le 25 décembre et 1 er mai) 24 heures par jour en dehors des arrêts programmés pour maintenance. Les arrêts de maintenance des ouvrages seront limités à neuf jours consécutifs par an à la même période pour l ensemble du canal. Les arrêts nécessaires à l entretien des ouvrages électromécaniques seront programmés de nuit entre 22h et 4h du matin à raison d un arrêt au maximum tous les trois mois. Des arrêts de 1 à 2 mois tous les 30 ans pour maintenance lourde sont à prévoir. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 8 sur 64

159 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Arrêt pour raison de pénurie d eau Il a été retenu le principe d une exploitation du canal en adéquation avec celle de ses extrémités Nord et Sud Objectifs de capacité de la voie d eau et temps de parcours La capacité du canal à terme sera de 38 millions de tonnes par an pour des écluses doubles. La capacité de transit dépend essentiellement des capacités des écluses. Le temps de parcours est estimé entre 15 et 18 heures pour une navigation à 10 km/h en section courante et 5 km/h en section réduite. Le temps de passage aux écluses incluant les temps de manœuvre et d éclusée est fixé à 30 minutes Objectif de durée de vie des ouvrages La durée de vie est fixée à 100 ans au minimum Objectifs de performance environnementaux Le canal est considéré comme une masse d eau artificielle au sens de la directivecadre sur l eau. Des mesures sont à mettre en place pour atteindre un bon potentiel écologique Objectifs pour l alimentation en eau Il a été choisi de retenir comme mode d alimentation : - le recyclage intégral des bassinées des écluses minimisés par la réalisation de bassins d épargne ; - la compensation des pertes par infiltration et évaporation par prélèvement dans les eaux superficielles. Les pertes par infiltration sont minimisées. L objectif fixé d étanchéité est défini en équivalence à une couche d argile de perméabilité K=10-8 m/s et d épaisseur 30 cm sur le fond du canal Objectifs relatifs aux équipements Les bassins de virement sont dimensionnés pour des automoteurs de 135 m de longueur et 11.4 m de largeur. Il est prévu un garage à bateau tous les 30 km avec des aires spécifiques pour les matières dangereuses. Il est également prévu des dispositifs pour permettre la remontée de personnes tombées à l eau. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 9 sur 64

160 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe 2.2 Trafic attendu et écoulement du trafic Pour un scénario favorable au transport fluvial à l échelle européenne, le trafic attendu est de 19 millions de tonnes en 2020 et 30 millions de tonnes en Les études d écoulement du trafic concluent à une capacité maximale de transit conditionnée par les écluses. Un trafic de 19 Millions de tonnes aboutit à la saturation dans le cas d une file d écluses unique pour un temps de franchissement de 30 minutes et une ouverture 24 h sur Tracé et ouvrages Tracé et escalier d eau Le projet Seine-Nord-Europe peut se résumer par les chiffres-clés suivants : 106 km de longueur, sept écluses de 6,4 m à 30 m de hauteur de chute délimitant huit biefs, la dénivelée montante est de 71.5 m et descendante de 67.6 soit une dénivelée totale de 139 m, emprises au sol de ha hors aménagements connexes. Tableau 1 - Caractéristiques des huit biefs du projet Seine Nord Europe Longueur Cote du plan N Bief Eléments marquant du bief d eau 1 Venette Montmacq 12,2 km 31,02 m NGF Bief à la cote altimétrique de l Oise 2 Montmacq Noyon 12,56 km 37,43 m NGF 3 Noyon campagne 9,76 km 57,00 m NGF 4 Campagne Moislains 40,25 km 72,5 m NGF Réaménagement partiel du canal latéral à l Oise, zones naturelles d intérêt majeur Canal construit sur les emprises du canal du Nord Remblais importants (20 m), pont canal de la Somme 5 Moilains Havrincourt 18,15 km 102,5 m NGF Bief de partage 6 Havrincourt Marquion 9,10 km 80 m NGF Remblai jusqu à 20 m de hauteur 7 Marquion Oisy le verger 6,6 km 59,89 m NGF 8 Oisy le Verger canal de la Sensée 1 km 34,89 m NGF Zone de connexion au canal de la sensée R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 10 sur 64

161 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Profil en travers et terrassements La circulaire relative aux canaux de navigation a été appliquée pour le gabarit VI équivalent au Vb Européen. Largeur : 38 m x 4 m. Rectangle de navigation Tirant d eau autorisé : 3.0 m. Le rapport de la section du bateau à la section mouillée est de 6 soit un profil en travers type présentant les caractéristiques suivantes : Profil en travers et section courante Largeur au plafond : 36 m. Hauteur d eau : 4,5 m. Largeur au miroir : 54 m Hauteur de berge : 6 m. Largeur en gueule : 60 m. Chemins de service : 3,5 m de largeur (revêtue) et accotements de chaque côté, 1.5 m au-dessus du plan d eau. Le profil en travers réduit est défini avec un rapport n égal à 5. Pour la navigation à sens unique n est pris égal à 3.5. La hauteur de déblais maximale a été fixée à 25 m. La hauteur de remblai maximale a été fixée à 20 m. Estimation du projet Le coût estimé au niveau de l APS 2007 du projet Seine Nord Europe en section courante (terrassements, aménagement du canal, petits ouvrages hydrauliques, ) est de 971,1 M HT pour 106 km de canal ce qui correspond à K HT par kilomètre de canal. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Écluses Dimensions retenues longueur du sas : 195 m. largeur du sas : 12.5 m. Les écluses sont dimensionnées pour : des convois poussés de 2 barges (185 x 11,4) ; les grands automoteurs (RHK, grands rhénans) et porte conteneur (140 m) ; un bateau type RHK (80m) et un grand Rhénan (110 m) simultanément. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 11 sur 64

162 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Les 7 écluses de Seine-Nord Les principales caractéristiques dont les coûts estimés en 2006 au niveau APS sont mentionnées dans le tableau suivant. N Localisation Hauteur de Tableau 2 - Ecluses du projet Seine Nord chute 1 Montmacq 6,41 m 2 Noyon 19,57 m 3 Campagne 15,15 m 4 Moislains 30 m 5 Havrincourt 22,50 m 6 Marquion-Bourlon 20,11 m 7 Oisy le Verger 25 m Coût estimé APS M HT M HT M HT M HT M HT M HT M HT Nombre bassins d épargne Le coût total des écluses sur Seine-Nord est de : 570 millions d euros hors taxes pour un dénivelé cumulé de m Description des éléments d écluses et des types d ouvrage retenus Les parties d ouvrage suivantes peuvent être identifiées : un sas en béton armé en U autostable avec des bassins d épargne séparés en béton armé ; une tête amont et une tête aval munie de vannes et d aqueducs permettant de mettre en relation le sas avec les biefs amont et aval ; des portes busquées ; chaque extrémité est reliée au canal par des avant-ports. Des murs guides aident à la manœuvre des bateaux. Des postes d attente sont également aménagés ; des équipements et des automatismes. des stations de pompage qui permettent de recycler les volumes issus des sassées. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 12 sur 64

163 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Les ouvrages d art Les solutions retenues Trois types de solutions ont été retenus pour les rétablissements : pont de type Bow String lorsque le canal est à niveau par rapport au terrain naturel ou lorsqu il est nécessaire de réduire les emprises des rampes d accès pont bi poutre mixte lorsque le canal est en déblai. Pour cette solution les tabliers sont plus longs (puisque le canal est en déblai) mais présente un meilleur ratio au m² de tablier. Ces ponts constituent une solution technique plus économe (- 5 %) par rapport au Bow String. le passage inférieur en pont cadre ou portique lorsque le canal est en remblai. Coût des ouvrages courants Deux exemples de ponts peuvent être cités. Le coût d un Bowstring de 85 m de longueur et 9 m de largeur (hors trottoir) pour un passage de route départementale a été estimé à 2,78 M HT. Le ratio au mètre carré de tablier utile qui en découle est de /m². Le coût d un bipoutre mixte de longueur 160 m (45 m - 70 m - 45 m) pour une largeur de 12,20 m pour une route départementale a été estimé à 3,78 M HT. Le ratio au mètre carré de tablier qui en découle est de /m². Rétablissement des voies ferrées Le rétablissement de la voie ferrée Creil Jeumont peut être pris comme exemple de rétablissement de voie ferré. Les travaux prévus consistent en la réalisation d un pont Bowstring. Afin de dégager la hauteur libre (7 m), la voie ferrée est relevée de 3 m au point de franchissement. Le profil en long de la voie est repris sur m environ. Afin de maintenir le trafic durant les travaux, une voie provisoire s est avérée également nécessaire. L estimation au niveau APS comprend les postes suivants : - la réalisation d un pont-rail bowstring sur Seine-Nord Europe de 210 m de portée et 9.70 m de largeur utile de tablier correspondant à deux voies électrifiées : HT - des ouvrages hydrauliques : des terrassements pour nouvelle voie ferrée : les terrassements pour déviation provisoire : les équipements ferroviaires : la structure d assise ferroviaire provisoire : les voies provisoire (voies, ballast, caténaire, signalisation) : soit un total de 24.4 M HT. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 13 sur 64

164 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Sur l ensemble des ponts rail à poutres latérales de type bowstring, les ratios de coût sont compris entre et /m² utile de tablier. Pont canal sur la Somme Le pont canal est un pont métallique reposant sur un chevêtre supporté par deux futs de piles. Il permet d assurer la navigation dans un seul sens. Le ratio surface mouillée rapporté à la section du bateau a été pris égal à 3,5 soit un rectangle de 26,67 m de large et 4,5 m de hauteur. La longueur totale de l ouvrage est de m avec des travées de 40 m. Cet ouvrage a été estimé au stade APS à 128,8 M HT de travaux soit un ratio de 807 /m³ d eau (1 330 m de longueur, 26,7 m de largeur, 4,5 m de hauteur) Pont-canal sur l autoroute A29 Le franchissement de l autoroute A29 se fait par un pont-canal. L autoroute A29 doit être abaissée pour permettre de dégager le gabarit nécessaire. Le profil en long doit être repris sur m. Un pont canal métallique de 52 m a été retenu. Le pont sera constitué de deux travées de 26 m avec une pile centrale. Le profil en travers réduit berge verticale permet de maintenir une navigation à double sens. Ce pont a été estimé à 8,903 M HT (hors travaux de reprise de l autoroute) soit un ratio de 1000 / m³ d eau Alimentation en eau Principes pour l alimentation du canal Les principes suivants ont été retenus pour l alimentation du canal Seine-Nord : alimentation uniquement pour compenser les pertes en infiltration et en évaporation ; le volume d eau consommée au niveau des écluses est minimisé par la réalisation de bassins d épargne ; le volume éclusé est relevé par pompage pour être recyclé ; les pertes par infiltration sont minimisée par étanchéification du canal ; les prélèvements ne se font que dans les eaux superficielles. Les prélèvements sont arrêtés dès que le débit descend en dessous du QMNA5 ; Lorsque les prélèvements sont impossibles des bassins-réservoirs assurent l alimentation en eau. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 14 sur 64

165 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Schéma d alimentation du canal Les prélèvements sont effectués : dans l Oise pour les situations courantes tant que le débit ne descend pas en dessous de QMNA5 (92 % du temps en moyenne) ; dans l Aisne tant que le débit ne descend pas en dessous de QMNA5 ; par deux bassins réservoirs des vallées de la Louette et du Tarteron. Ces retenues présentent les caractéristiques suivantes : Bassin du Tarteron, Coût : 29,6 M soit un ratio de 5 /m³ stocké Aire de la retenue au niveau normal : 83 ha Capacité utile : 5,9 millions de m³ Marnage : 14 m Bassin de la Louette : Coût : 52.2 M soit un ratio de 5,8 /m³ stocké Aire de la retenue au niveau normal : 70 ha ; Capacité utile : 9 millions de m 3 Hauteur de marnage : 26 m Le canal est dimensionné pour une probabilité d interruption supérieure à 65 ans Les installations de navigation et portuaire Quatre plates-formes portuaires sont prévues à vocation industrielle et logistique. Deux zones équipées de quais de transbordement à vocation de dessertes industrielles locales sont projetées ainsi que cinq sites de transbordement à vocation agricole (Silo). Les autres équipements nécessaires au canal sont : - des zones de virement, bassin garantissant un cercle d évitage de 170 m de diamètre - des aires de stationnement - et des aménagements pour la plaisance, 4 escales pour des arrêts de courte durée et 1 port d escale R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 15 sur 64

166 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe Les aménagements paysagers et environnementaux Des mesures d insertion paysagère et environnementale sont prévues avec des objectifs élevés en vue de l atteinte d un bon potentiel écologique Coût global du projet Le cout global du projet dans le cas d un partenariat public privé a été évalué à 3,17 milliards d euros hors taxe détaillé au tableau suivant. Tableau 3 - Coût du projet Seine Nord Europe Désignation Coût en M HT Acquisition des terrains, dégagement des emprises, frais de remembrement 63.2 Terrassements Ouvrages de franchissement Ecluses et ouvrages hydrauliques 721 Mesures compensatoires pour l environnement 87.7 Plates-formes portuaires Aléa (environ 15%) Maîtrise d œuvre et maîtrise d ouvrage (environ 11%) Total R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 16 sur 64

167 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Retours d expérience du projet Seine-Nord-Europe 2.4 Exploitation et maintenance Travaux de maintenance et exploitation Besoin en personnel Le personnel prévu pour la gestion des ouvrages est de 50 personnes plus 50 autres pour les travaux de maintenance (sous-traitance). Coûts de maintenance Ils ont été évalués à 8 M annuels. Ils concernent principalement les écluses, les ouvrages d art et les ouvrages de section courante Coûts énergétiques Les consommations énergétiques sont principalement liées au recyclage de l eau des éclusées par pompage. Les manœuvres de porte et les consommations des différents locaux sont également estimées. Pour un trafic de 19 Mtonnes annuel, la consommation énergétique a été évaluée en 2005 à 87 GWh par an sous une hypothèse de 20 cycles d éclusée par jour soit 4.35 M par an 1. 1 Réf bib n 2 - dossier de synthèse de Seine Nord Europe, page 57. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 17 sur 64

168 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Analyse des anciens projets de liaison «Rhin-Rhône» 3 ANALYSE DES ANCIENS PROJETS DE LIAISON «RHIN- RHONE» 3.1 Projet Saône-Moselle Tracés Les dossiers partiellement consultés sont : liaison fluviale à grand gabarit entre la Saône et la Moselle, Avant Projet de 1970 ; étude Charmes, Corre, solution 6 à 8. Le projet concernait plus précisément la liaison entre Corre sur la Saône en Haute- Saône et Charmes sur la Moselle en Meurthe-et-Moselle. Le tracé était décliné en une solution de base et des variantes locales de tracé qui correspondaient essentiellement à des variantes d ouvrages de franchissement. Une variante de tracé plus longue est également proposée. La longueur du projet variait de 65 à 80 km. Ce projet ne concernait donc que partiellement la zone d étude. Les documents consultés ne traitent pas des liaisons entre Saint Jean de Losnes et Corre versant Saône et entre Charmes et Neuves- Maisons versant Moselle. Parmi les communes traversées on retrouvait : Corre, Passarant-la-Roche, Darney, Mirecourt, Savigny. Le passage de la ligne de partage des eaux se faisait au niveau du col de Jésonville entre Bassigny et les contreforts vosgiens Description sommaire de la solution Gabarit Le profil en travers type est proche des profils en travers du gabarit Vb. En revanche, les bacs des ascenseurs sont limités à une centaine de mètres de longueur et à 12 m de largeur proche du gabarit Va. Escalier d eau et ouvrages de franchissement Le bief de partage était long de plus de 50 km. Il se situait à la cote 310 m NGF. Côté Moselle, un second bief était situé à la cote 277 entre Charmes et Savigny. Côté Saône, le canal était composé de trois biefs séparés par des écluses de 12 et 10 m de chute. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 18 sur 64

169 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Analyse des anciens projets de liaison «Rhin-Rhône» Tableau 4 - Description des biefs (sens Sud Nord) - projet historique Bief Cote du plan d eau Ouvrage de franchissement CENDRECOURT - DEMANGEVELLE 220 m Ecluse - 12 m DEMANGEVELLE - La BASSE VAVRE 232 m Ecluse - 10 m LA Basse VAVRE - PASSAVANT 242 m Elévateur transversal - 68 m PASSAVANT - SAVIGNY 310 m Ascenseur - 33 m SAVIGNY CHARMES 277 m Les ouvrages de franchissement menant de chaque coté au bief de partage présentaient des chutes très hautes. Il avait été retenu des élévateurs à bateau pour franchir ces hauteurs. La solution de base prévoyait : un ascenseur à bateau coté Moselle de 33 m de chute, et un élévateur transversal coté Saône de 68 m de chute. Côté Saône, deux solutions alternatives avaient été étudiées : pente d eau de Montcourt de dénivelé 90 m, élévateur transversal d Attigny de 67 m de hauteur de chute, élévateur transversal de Godoncour de 75 m de hauteur de chute. Côté Moselle, la solution alternative étudiée est : un plan incliné longitudinal de dénivelé 33 m ou 42 m, une échelle d écluse de 33 m. Autres ouvrages Au niveau du bief de partage, le projet prévoyait les ouvrages suivants : un pont-canal (Hymont) de 454 m de portée au-dessus du Madon, trois hauts remblais de plus de 30 m, le plus élevé atteignant 57 m. Alimentation en eau L alimentation se faisait par deux bassins réservoirs : bassin de Bouzey (existant en 1970), bassin de Lerrain interconnecté avec Bouzey, avec des prélèvements dans la Moselle pour remplir ces bassins. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 19 sur 64

170 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Analyse des anciens projets de liaison «Rhin-Rhône» 3.2 Projet Rhin-Rhône Une liaison fluviale entre la Saône et le Rhône a été envisagée et étudiée dès les années 70. Le tracé a été fixé par la DUP de 1978 prorogée jusqu en Le projet a été abandonné sur décision ministérielle en A noter qu Egis Eau n a pas pu disposer de toutes les données souhaitables. Le dossier de projet réalisé par la CNR et archivé depuis n a pas été mis à disposition dans le cadre de l étude Tracé et ouvrages Tracé Le tracé du projet fixé par la DUP de 1978 était très proche de l actuel canal à gabarit Freycinet. La longueur du tracé de référence était de 229 km. Profil en long et écluses Le projet prévoyait : 7 écluses de chutes variant de 5 à 24 m coté Alsace et 16 écluses coté Franche Comté puis sur le Doubs de 5,5 à 13 m de hauteur de chute. Du Rhin au Doubs sur 76,5 km la liaison était traitée comme un canal. Dans la vallée du Doubs, il s agissait d emprunter le cours d eau mis au gabarit adéquat sauf au niveau de plusieurs méandres coupés. A noter également un ouvrage d art exceptionnel à Besançon où un tunnel était prévu. L écluse de Niffer, première écluse du canal coté Alsace a été réalisée et mis en service en Alimentation en eau Côté Alsace, l alimentation gravitaire par les cours d eau s était révélée insuffisante. Deux solutions alternatives avaient été envisagées : - des stations de pompage pour recycler une partie des eaux ; - ou la création de barrages réservoirs d une capacité totale de 40 millions de m³. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 20 sur 64

171 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4 LES OUVRAGES D UN CANAL A GRAND GABARIT La réalisation d une liaison fluviale s accompagne de problématiques particulières et de normes spécifiques à ce type d infrastructure. Le chapitre qui suit rappelle les textes réglementaires et leurs applications pour le projet Saône-Moselle. Les principaux ouvrages sont décrits sous leurs aspects généraux en s attachant à bien identifier les problématiques spécifiques liées au projet. Les éléments décrits au chapitre suivant sont ainsi issus des textes réglementaires, des retours d expérience du projet Seine Nord et d une analyse spécifique au projet. 4.1 Documents réglementaires Le chapitre qui suit propose un rappel des textes réglementaires ou des recommandations ayant portée de référence concernant les canaux en général et les canaux à grand gabarit en particulier Documents de référence Les gabarits de navigation des canaux sont définis dans les textes réglementaires suivants figurant à l annexe 4 : circulaire n du 01/03/1976 modifiée par la circulaire n du 6/11/1995, qui fait office de référence, résolution n 92-2 relative à la nouvelle classification des voies navigables (CEMT/CM(92)/final). La résolution n 92-2 propose une uniformisation à l échelle européenne des gabarits de navigation entre différents pays de l UE. Ces prescriptions ont abouti à la circulaire n qui modifie la circulaire Il est à noter que le gabarit Vb européen correspond au gabarit VI de la circulaire n En complément, l AIPCN a édité en 1999 un document sur les canaux au gabarit Vb faisant également référence. : AIPCN- éléments de normalisation du dimensionnement des Voies navigables au gabarit Vb en canal Comparaison des documents de référence Un tableau de comparaison des textes est proposé page suivante. Les caractéristiques retenues pour le canal Seine Nord Europe figurent également au tableau. 2 Réf bib n 1. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 21 sur 64

172 VNF - Etude d'opportunité technique et environnementale d'une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône gabarit Vb - tableau de comparaison des caractéristiques indiquées aux documents de référence bateaux écluses circualire mod CEMT 92/2 proposition AIPCN retenu pour Seine Nord classe VI classe VI classe Vb fort trafic faible trafic Vb convoi type 180x x x x x 11.4 tirant d'eau m 3 tonnage 3000t à 5000t 1500 à 3000 t t 4400t écluse 185x12 185x à 210 x12.5 m 190 à 210 x 25 m 195 x 12.5 hauteur d'eau sur le busc 4.5 m 3.5 m rectangle de navigation 38 x 4 38 x 4 profondeur du chenal (profondeur d'eau) 4.50m 4.50 m 5.60 m 4.5 tirant d'eau autorisé 3.0m 3.50 m 4.0 m 3 m rapport He/Te hauteur d'eau pied de pilote 1 m 1 m profil en travers profil normal 200 m² soit n=6 200 m² profil réduit berges verticales 171 m² soit n = 5 38 x 4.5 m² 171 m² profil sens unique 120 m² soit n= m² x 4.5 m² rayon de courbure minimal normal : 1000 m réduit : 750 m 4L 6L normal : 1000 m réduit : 750 m surlargeur dans les courbes L²/R soit 16000/R formule de grawe formule de grawe L²/2R soit 17113/R tracé en plan vitesse maxi autorisée à charge 8.5 km/h à vide 12 km/h hauteur entre le niveau d'eau et le chemin 1.5 m 1.5 m 1.5 chemin de service largeur du chemin de service 5 m ; dont 3.5 m revétu 5 m ; sous ouvrage 3.5 m 3.5 m hauteur libre sous les ponts 6 m 7 m 5.25 ou 7m ou 9.10 m 7 m section mouillée : 120 m² ponts et ouvrages spéciaux tunnel pont canal (n=3.5) section mouillée : 120 m² (n=3.5) aucun tunnel à sens unique L= 26.6 x 4.5 à double sens 38 x /03/2008 tableau 5 - caract Vb.xls Vb Egis Eau 70763Y/RC

173 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4.2 Bateaux de projet Le gabarit réglementaire objectif pour le projet de canal Saône-Moselle est le gabarit Vb. Les plus gros bateaux pouvant naviguer sur le canal seront des convois poussés de deux barges dont les dimensions maximales sont les suivantes : Longueur : 185 m, Largeur : 11,4 m, Tirant d eau (ou enfoncement) : 3,0 m, Tirant d air : 7,0 m correspondant à des barges chargées de trois hauteurs de conteneurs, Tonnage : t. Les bateaux pouvant emprunter un canal d un tel gabarit sont illustrés par les figures suivantes extraites des documents de référence de VNF. Péniche Freycinet (classe I) Dimensions : 38,50 m x 5,05 m - tirant d eau : 2,20 m tonnage : 250 à 400 t (soit jusqu à 14 camions) Campinois (classe II) Dimensions : m x 6,60 m - Tirant d eau : 2,50 m Tonnage : 400 à 600 t (jusqu à 22 camions) Dortmund-EMS-Kanaal (DEK) (classe III) Dimensions : m x 8,20 m - Tirant d eau : 2,50 m tonnage : 650 à t (jusqu à 36 camions) Figure 1 - Bateaux de petit gabarit et de gabarit intermédiaire R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 23 sur 64

174 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Rheine Herne Kanaal (RHK) (classe IV) Dimensions : m x 9,50 m - Tirant d eau : 2,50 m Tonnage : à t (soit jusqu à 60 camions) Grand Rhénan (classe Va) Dimensions : m x 11,40 m Tirant d eau : 2,50-3 m Tonnage : à t (soit jusqu à 120 camions) Convoi d une barge (classe Va) Dimensions : m x 11,40 m - Tirant d eau : 2,50-3 m Tonnage : à t (soit jusqu à 120 camions) Bateau-citerne Dimensions : m x 11,40 m - Tirant d eau : 2,20-3 m Tonnage : 500 à t (soit 60 à 120 camions) Porte-conteneurs Dimensions : 140 m x 11,40 m - Tirant d eau : 3 m - Capacité : EVP Car carrier (classe Va) Dimensions : m x 11,40 m - Tirant d eau : 2,50 m - Capacité : 300 voitures Convoi poussé de 2 barges (classe Vb) Dimensions : 185 m x 11,40 m - Tirant d eau : 3 m Tonnage : t (soit jusqu à 180 camions) Figure 2 - Bateaux de grand gabarit R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 24 sur 64

175 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4.3 Profil en travers, tracé en plan Grandeurs caractéristiques d un canal Les conditions de navigation sont définies par rapport à plusieurs grandeurs caractéristiques du bateau et du canal : le rectangle de navigation, la section mouillée, le mouillage, les profils en travers normal et réduit, etc. Le rectangle de navigation La circulaire définit le rectangle de navigation comme la section suffisante pour permettre la circulation normale du plus grand bateau autorisé à l emprunter et le croisement de deux de ces bateaux. La section mouillée Il s agit de la section en eau du canal. Elle est prise égale à 6 fois la section du bateau pour un profil normal et peut être réduite à 5. Mouillage En navigation intérieure, il s'agit de la profondeur disponible pour le bateau, principalement dans un chenal aménagé. La différence entre le mouillage et le tirant d'eau maximal est appelée pied de pilote. Mouillage théorique Il est défini dans la circulaire Pour un canal présentant des variations de niveaux de moins de 30 cm (cas a priori d un canal de jonction), il s agit du mouillage estimé par rapport au niveau normal de navigation c est à dire le niveau usuel du plan d eau. Pour un canal présentant des variations de niveaux de plus de 30 cm (cas d un cours d eau navigable), il s agit du mouillage estimé par rapport au niveau minimal de navigation augmenté de 30 cm. Mouillage garanti Il est défini dans la circulaire Il s agit d une donnée d exploitation fixée par un règlement particulier à chaque voie d eau. Par exemple, le mouillage garanti sur le Rhône est de 3 m. Pied de pilote Profondeur minimale que l'on doit laisser sous le bateau. Elle est de 20 à 50 cm, pour des raisons de sécurité bien sûr, mais aussi pour assurer un bon écoulement des filets d'eau sous le bateau. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 25 sur 64

176 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Tirant d eau ou enfoncement Hauteur de la partie immergée du bateau. Le tirant d'eau varie donc avec la charge. L'expression est parfois employée, à tort, à la place de mouillage, qui concerne la profondeur du canal. Figure 3 - Illustration des grandeurs caractéristiques en canal 3 Figure 4 -Illustration des grandeurs caractéristiques en rivière 4 3 source dossier d enquête publique de Seine Nord 4 source site internet VNF R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 26 sur 64

177 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Profil en travers normal du gabarit Vb Les sections courantes sont définies à partir de la circulaire n du 01/03/1976 modifiée par la circulaire n du 6/11/1995. Elles correspondent à la classe VI. Les recommandations nationales pour les canaux au gabarit Vb issue du tableau n 2 de Eléments pour la normalisation du dimensionnement des voies navigables de la classe Vb en canal, AIPCN, 1999 a également été consulté. Rectangle de navigation - dimensions : 38 m x 4 m soit 152 m² - tirant d eau autorisé : 3.0 m. Le rectangle de navigation inclue donc un pied de pilote de 1 m. La réglementation définit le rapport souhaitable entre la section mouillée du bateau et la section en eau du canal. Le rapport n doit être égal à 6 pour une navigation à double sens soit une section de m². Les recommandations de l AIPCN indiquent un rapport n supérieur à 7 soit plus de 240 m² de section mouillée. Cette dernière valeur impliquerait un surdimensionnement conséquent et n a pas été retenue pour cette première approche. Profil en travers courant pour une pente des berges à 2H/1V Le profil en travers courant correspondant à des conditions géotechniques plutôt favorables est illustré par la figure suivante. 70 m Chemin de service : 5 m 60 m Rectangle de navigation 38mx4m S= 205 m² 4.5 m 36 m 2/1 Figure 5 - profil en travers type du canal Vb - berges à 2H/1V R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Largeur au plafond : 36 m ; Hauteur d eau : 4,5 m ; Largeur au miroir : 54 m ; Hauteur de berge : 6 m ; Largeur en gueule : 60 m ; Chemins de service : 5 m de largeur de chaque côté dont 3.5 m revêtus. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 27 sur 64

178 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Emprise : 70 m au minimum en comptant les chemins de service sans compter les déblais et les remblais. Il constitue ainsi le profil en travers standard de référence. Profil en travers courant pente des berges à 3H/1V Ce profil en travers courant correspondant à des conditions géotechniques plutôt défavorables. Il est illustré par la figure suivante. 80 m Chemin de service : 5 m 70 m Rectangle de navigation 38mx4m S= 205 m² 4.5 m 6 m 3/1 34 m Figure 6 - profil en travers type du canal Vb - berges à 3H/1V Largeur au plafond : 34 m ; Hauteur d eau : 4,5 m ; Largeur au miroir : 61 m ; Hauteur de berge : 6 m ; Largeur en gueule : 70 m ; Chemins de service : 3,5 m de largeur de chaque côté ; Emprise : 80 m au minimum en comptant les chemins de service sans compter les déblais et les remblais. Les chemins de service Un chemin de service sur chaque rive doit être mis en place. Il s agit d une voie unique revêtue sur 3,5 m de largeur. La largeur de la plate forme est portée à 5 m en section courante Profil en travers réduit et sens unique R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Profil en travers réduit, berges verticales En cas d obstacle particulier, la circulaire défini un profil en travers réduit. Le rectangle de navigation est conservé mais le rapport n de la section mouillée à la section du bateau est réduit à n=5. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 28 sur 64

179 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Le profil en travers peut être à berges verticales pour réduire les emprises mais la circulaire n impose pas de section particulière. Le profil en travers réduit à berge verticale est illustré par la figue suivante. 48 m Rectangle de navigation 38mx4m Chemin de service : 5 m 4.5 m S= 171 m² 38 m Figure 7 - profil en travers type du canal Vb - berges verticales Largeur au plafond : 38 m. Hauteur d eau : 4,5 m. Hauteur de berge : 6 m. Largeur en gueule : 38 m. Chemins de service : 3,5 m de largeur revêtue de chaque côté. Emprise : 48 m en comptant les chemins de service de 5 m de largeur sans compter les emprises des déblais ou des remblais. Profil en travers à sens unique La circulaire suggère pour les souterrains et les ponts canaux de préférer si l économie du projet le justifie des ouvrages à sens unique. Le rapport n de la section mouillée à la section du bateau est alors réduit à n = 3,5 correspondant à une section à 120 m ². Pour ces ouvrages, le gabarit à dégager pour les chemins de service est de 2 x 2 m de chaque côté. Les documents de référence ne précisent pas de largeur minimale à respecter. On notera que pour une section rectangulaire et une hauteur d eau de 4,5 m, la section de 120 m² correspondra à une largeur de 26,67 m arrondi à 26,7 m. Chemin de service S= 120 m² m 4.5 m Figure 8 - profil en travers type du canal Vb - sens unique R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 29 sur 64

180 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Profil en travers dans les courbures Rayons de courbure Les rayons de courbure pour un canal à grand gabarit issus des documents de référence sont : rayon de courbure minimal normal : R = m, rayon de courbure minimal réduit : R = 750 m. Ces rayons de courbures peuvent être illustrés par le schéma suivant sur un fond de carte IGN au 1/ Figure 9 Illustration des rayons de courbures de m sur fond de plan IGN Surlargeur dans les courbes Cette surlargeur est calculée par la formule suivante : B = L²/2R issue de la circulaire L : longueur du plus long bateau. R : rayon de courbure du canal. Il est ainsi mentionné à la circulaire une surlargeur réglementaire de /R soit 16 m pour un rayon de m pour des bateaux de 180 m de longueur maximale. En adaptant cette règle à des convois de 185 m (bateau de projet), la surlargeur à prendre en compte est B = 17113/R. Pour un rayon de 1000 m, la surlargeur atteint 17,11 m arrondi à 17 m. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 30 sur 64

181 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit La figure suivante illustre les emprises du canal dans les courbes. 87 m Chemin de service : 5 m 77 m Rectangle de navigation standard 4.5 m Rectangle élargi 53 m 2/1 Figure 10 - profil en travers type du canal Vb - berges à 2H/1V dans une courbe 4.4 Section courante Terrassements, déblais et remblai courants L insertion du canal dans son contexte topographique nécessite des travaux de terrassement. Les contraintes sur le profil en long pour un canal sont majeures : contrairement à une route ou à une voie ferrée, les variations de niveau sont impossibles sans la réalisation d une écluse. Les déblais et les remblais devront ainsi atteindre des hauteurs non courantes. Le coût des mouvements de terrain représentera une part importante de l investissement. La minimisation des mouvements de terrain et l équilibre déblai remblai devront être recherchés comme pour tout projet d infrastructure. Hauteur des déblais et remblai Les écluses les plus hautes pourront atteindre 25 m de hauteur de chute. Des zones de déblai et de remblai atteignant cette hauteur semblent donc possibles sinon probables. Profil en travers et emprises Les qualités mécaniques des sols en place seront bien sûr primordiales pour définir des pentes de talus. En première approche, on pourra retenir pour des conditions géotechniques plutôt favorables des pentes en déblai à 3H/2V et des pentes en remblai de 2H/1V. Des risbermes de 4 à 5 m de largeur sont à prévoir pour renforcer la stabilité des talus tous les 7 à 10 m Les profils en travers suivant illustrent ces valeurs. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 31 sur 64

182 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Figure 11 - Illustration des emprises théoriques du canal en déblai Figure 12 - Illustration des emprises théoriques du canal en remblai Le tableau suivant récapitule les largeurs d emprise à attendre sous les hypothèses décrites pour le canal. Tableau 6 - Emprises du canal pour un contexte géotechnique plutôt favorable Hauteur Largeur d emprise en remblai Largeur d emprise en déblai m m m m m Non retenu 186 R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 32 sur 64

183 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Déblais et remblais exceptionnels Problématiques Ponctuellement, des déblais supérieurs à 25 m ou des remblais supérieurs à 20 m pourront s avérer nécessaires. La réalisation de ces remblais ou déblais ne pourra se faire que dans le cadre d une optimisation globale et fine du projet sous les aspects économique, alimentation en eau, etc. A priori, ces ouvrages ne présentent pas de seuil de hauteur au delà de laquelle la faisabilité technique est remise en cause. En revanche, les limitations de hauteur doivent être appréciées en regard des largeurs d emprises et de l économie du projet. Des solutions techniques existent pour raidir les pentes de talus des remblais et limiter ainsi les volumes et les largeurs d emprise : remblai armé par géotextile, traitement des sols Les hauts remblais Au-delà d une quinzaine de mètres de hauteur, les grands remblais présentent des particularités techniques. Les règles habituelles des terrassements routiers (GTR) ne peuvent s appliquer. Les problématiques spécifiques à traiter seront proches de celles des barrages en terre : tassement, déformation, stabilité, La faisabilité technique et l opportunité économique seront liées à la nature et aux caractéristiques des matériaux disponibles issus des déblais proches ainsi qu aux propriétés du sol support en place. Pour franchir des vallées, des très hauts remblais pourront être mis en œuvre en solution alternative aux ponts canaux. Les variantes - pont canal ou haut remblai - devront être comparées Autres ouvrages et aménagements de section courante L étanchéification du canal Les objectifs d étanchéité fixés pour Seine Nord sont définis en équivalence à une couche d argile de 30 cm d épaisseur et de perméabilité 10-8 m/s. Pour une telle couche, les pertes sont estimées à environ 710 m³/j/km de canal (voir rapport sur la ressource). Appliqué à 200 km de canal, les pertes sont de l ordre de 2 m³/s. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Les protections de berges La circulaire stipule que les défenses de berge doivent pouvoir reprendre les effets du batillage attendu en fonction de la vitesse maximale des bateaux. Les techniques végétales ou mixtes sont à privilégier pour les protections de berge dans un double intérêt économique et environnemental. On notera que les techniques végétales sont applicables pour des pentes de talus douces. Des pentes à 2H/1V constituent un maximum. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 33 sur 64

184 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Les petits rétablissements hydrauliques Les rétablissements hydrauliques pourront se faire par des cadres simples ou des siphons. La circulaire fixe le niveau supérieur des ouvrages sous le plafond du canal pour les aqueducs, les siphons, les passages de canalisation ou des ponts-cadres. Une hauteur de 1,5 m en-dessous du plafond du canal est à respecter pour la réalisation de ces ouvrages. Il pourra s avérer également opportun d ajouter une marge de sécurité complémentaire correspondant à l épaisseur de la couche d étanchéité. Le dévoiement de réseaux structurants Les dévoiements de réseaux d eau potable, usée, de téléphone, d électricité basse ou moyenne tension seront à prendre en compte dans les stades avancés du projet. On pourra noter au stade de l étude d opportunité des contraintes lourdes économiques et techniques pour : - en premier lieu les réseaux structurants de gaz et d hydrocarbures. Le dévoiement de ces conduites peut s avérer délicat. Les conduites doivent nécessairement être enterrées. Les rayons de courbure minimaux admissibles sont élevés. Passer sous le canal peut alors nécessiter la reprise de la conduite sur des linéaires importants. De plus, les coupures d exploitation durant les phases de travaux sont à limiter. - Les réseaux de fibres optiques ou les lignes EDF très haute tension constituent également à un degré moindre des contraintes significatives. Autres Des aménagements paysagers seront à prévoir pour une bonne insertion du canal. Les aménagements environnementaux tels que des lagunages seront aussi à prévoir dans le respect des objectifs fixés par la réglementation européenne pour les masses d eau artificielles (cf. rapport environnement). R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 34 sur 64

185 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4.5 Les écluses Les éléments de ce paragraphe sont issus des enseignements du projet Seine Nord et de l étude type d une écluse à grand gabarit réalisée par SETEC pour VNF. Les écluses au gabarit Vb ont été étudiées en détail à l occasion du projet Seine Nord Dimensions Dimensions réglementaires La circulaire fixe les dimensions d écluse à retenir pour les canaux de gabarit Vb (VI) : Longueur du sas : 185 m, Largeur du sas : 12 m, mouillage : 4,5 m. Proposition de dimensionnement de l écluse type du canal Saône Moselle Le travail mené pour Seine Nord a conduit à retenir les dimensions suivantes pour une écluse Vb. longueur du sas : 195 m, largeur du sas 12,5 m, mouillage : 5 m. Les justifications suivantes ont été apportées à ces surdimensionnements par rapport au gabarit standard de la circulaire : - La longueur de sas permet de faire entrer plusieurs bateaux-types de manière simultanée. - La largeur de 12,5 m permet de faciliter les manœuvres et donc de réduire le temps de franchissement. - Le mouillage porté à 5 m permet de réduire l effet «piston» des bateaux au moment des entrées et sorties dans l écluse. On notera aussi que ces dimensions sont en adéquation avec les recommandations de l AIPCN 5. Hauteurs de chute Les conclusions des études menées pour Seine Nord ont laissé apparaître que l écluse constituait le moyen le plus sûr et le plus économique jusqu à des franchissements de 25 m. 5 AIPCN - Eléments de normalisation du dimensionnement des voies navigables e la classe Vb en canal , p11. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 35 sur 64

186 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Le projet Seine-Nord a démontré la faisabilité d une écluse pour une hauteur de 30 m dans le respect des temps de franchissement de 30 minutes. Au-delà de ces hauteurs de franchissement, la faisabilité n est plus avérée. Pour franchir des chutes plus élevées, une échelle d écluse devient nécessaire. Un élévateur à bateau peut également constituer une solution alternative (voir chapitre 5) Les éléments d ouvrage composant une écluse à grand gabarit Décomposition d une écluse Les principaux ouvrages composant l écluse sont : - Le sas : les murs latéraux sont appelés bajoyers. L élément de fond est appelé radier. Il constitue la structure principale de l écluse. - La tête amont sépare l écluse du bief amont. - La tête aval sépare l écluse du bief aval. - Les portes mettent en relation l écluse à ces deux biefs. Coté aval elle doit être dimensionnée pour dégager le tirant d air nécessaire au bateau de projet (7 m). Pour les écluses de haute chute, un mur masque se situe au dessus des portes avals. Figure 13 les ouvrages composant une écluse 6 6 Illustration issue du dossier d enquête publique de Seine-Nord. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 36 sur 64

187 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit - Les avant-ports sont munis murs de guidage qui facilitent les manœuvres d entrée et de sortie de l écluse. Des zones d attente sont également aménagées au niveau des avant-ports - Les équipements. - Les bassins d épargne. Ils permettent une économie d eau en stockant une partie des volumes de vidange du sas et les restitue lors du remplissage suivant. Le sas Il constitue l ouvrage de génie civil structurant de l écluse. Différentes formes de sas peuvent être envisagées et ont été étudiées par VNF (pour Seine Nord et dans le cadre de l écluse type à grand gabarit) : sas en U classique, sas butonnés, en béton compacté au rouleau en paroi moulée. Le parement intérieur du sas est très sollicité. Les problématiques de fissuration et de déformation du béton armé sont contraignantes. Les fondations peuvent être sur radier ou sur pieux. Leur conception doit s adapter à des sous pressions élevées (soulèvement) et aux variations de contraintes fréquentes et très importantes dues aux cycles de remplissage / vidange. Enfin, on notera que le dimensionnement du génie civil est très directement lié à la qualité des sols en place. Les conditions géotechniques influent très directement sur l économie du projet. Les têtes Les têtes sont des ouvrages complexes qui remplissent un rôle structurel et qui accueillent les portes. La tête aval est ainsi composée d un mur masque pour les écluses de haute chute, des vannes pour les aqueducs et d un ouvrage d entonnement facilitant l entrée du convoi dans l écluse. La tête amont est composée d un ouvrage d entonnement et d une porte. Les portes busquées restent la solution la plus fréquente. Les avant-ports La circulaire définit certaines caractéristiques des avant-ports pour la classe VI : - un mur guide de 90 m de longueur d un côté, 3,5 m au-dessus du niveau de navigation ; - une estacade de 50 m de longueur inclinée à 4/1 ; - des dispositifs de protection notamment des portes avals. On notera également qu un alignement droit de 250 m est à réserver de chaque côté de l écluse. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 37 sur 64

188 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Les bassins d épargne La réalisation de bassins d épargne permet d économiser une partie du volume de la sassée. Pour N bassins d épargne bien positionnés en altimétrie un pourcentage de N/N+2 du volume de la sassée (195 m x 12.5 m x hauteur de chute) est économisé. Les bassins permettent par ailleurs de limiter la charge d eau durant les cycles de remplissage et vidange ce qui permet d améliorer et de fiabiliser le fonctionnement hydraulique de l écluse. Ils peuvent être soit séparés de l écluse soit intégrés au sas. Pour Seine-Nord, c est la première des deux solutions qui a été retenue. Comme pour le sas d écluse, ils subissent des marnages fréquents et importants. Parmi les exigences fonctionnelles pour ce type d ouvrage on peut citer : - le soutien des terres, - l étanchéité, - une limitation des déformations internes et externes compatibles avec les aqueducs qui relient les bassins entre eux et au sas, - la résistance à la fatigue (cycles de remplissage et vidange). Un complément sur les bassins d épargne est renvoyé en annexe 2. Autres parties d ouvrage Les aqueducs mettent en relation le sas, les biefs et les bassins d épargne. Ils peuvent être inclus dans le génie civil des ouvrages ou pas. Les problématiques de vitesse de l eau et d usure des bétons sont à étudier. L écluse nécessite aussi la réalisation de voiries et de bâtiments de conception classique. Des stations de pompage peuvent s avérer nécessaire pour le recyclage de l eau des sassées (écluse à consommation d eau nulle) R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Fonctionnement hydraulique Le temps de remplissage ou vidange du sas est une donnée fondamentale de l écluse car il détermine la capacité de trafic. La minimisation de ce temps impose de faire entrer ou sortir des débits très élevés dans l écluse. Par exemple, pour une écluse de 25 m de hauteur de chute, le volume du sas est de m³. Un temps de remplissage de 15 minutes équivaut à un débit constant de 68 m³/s à maintenir. Les problématiques rencontrées peuvent être : - les vitesses d eau dans les aqueducs, - les mouvements d eau dans le sas et leurs conséquences sur le ou les bateaux amarrés : agitation, efforts d amarrage, - les mouvements d eau dans les bassins d épargne - l onde générée dans les biefs amont ou aval. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 38 sur 64

189 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Des bassins d amortissement peuvent alors s avérer nécessaires afin de limiter ce dernier effet. La modélisation physique de l écluse de 30 m réalisée pour Seine-Nord a permis de montrer la faisabilité de l écluse pour les aspects hydrauliques. La hauteur de 30 m constitue la limite supérieure admissible dans le respect des temps de remplissage vidange Exemple de réalisation : écluse de Niffer L écluse réalisée dans les années 90 en Alsace fait l objet d une fiche d ouvrage renvoyée en annexe. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 39 sur 64

190 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4.6 Les ouvrages de rétablissement Les contraintes La circulaire du 6/11/1995 modifiant la circulaire définit le tirant d air pour un canal au gabarit Vb européen. La hauteur libre entre le niveau normal de navigation et la cote sous poutre du tablier du pont est fixée à 7,0 m (cf. Figure 3) Cette hauteur permet la navigation de barges chargées de 3 hauteurs de conteneurs. Dans le cas des cours d eau navigables Vb, le tirant d air à dégager est de 5.25 m en situation de crue correspondant à des barges chargées de 2 hauteurs de conteneurs. Ce tirant d air à dégager de 7 m constitue une contrainte forte qui peut signifier le relèvement de la voie à rétablir sur une hauteur importante avec des conséquences sur les emprises et les coûts des rampes d accès. La largeur de brèche minimale est de 60 m pour le profil en travers standard hors chemins de service à franchir sans appuis intermédiaires. Le rétablissement de certaines voies structurantes nécessitera le maintien du trafic en phase travaux et la réalisation de voies provisoires Les types solutions techniques envisageables La gamme de protée élevée exclut bon nombre de solutions structurelles usuelles. Parmi les diverses solutions possibles, on notera : - les ponts bipoutres à ossature mixte composé d un tablier en acier et d une dalle en béton, - les ponts métalliques à poutres latérales, - les ouvrages en béton : caisson construit sur cintres, poussés ou par encorbellements. Les solutions béton n ont pas été retenues pour Seine-Nord. Parmi les contraintes de ce type d ouvrage on note des élancements de 1/15 à 1/20 soit des tabliers très épais. Outre les aspects purement économiques, compte tenu des tirants d air à dégager, des solutions minimisant l épaisseur des tabliers paraissent préférables notamment en zone plate ou lorsque le canal est en remblai. Pont bipoutre à tablier mixte acier béton Cette solution permet de réduire l élancement. Pour des brèches importantes, deux appuis intermédiaires peuvent être positionnés de part et d autre du canal réduisant la travée principale à 60 m dans le cas d un franchissement sans biais pour un profil en travers courant avec des berges à 2H/1V. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 40 sur 64

191 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Les ponts métalliques à poutres latérales Cette structure est particulièrement bien adaptée pour franchir les canaux dans des sites relativement plats. Dans ce type de configuration, la hauteur disponible entre le profil en long et le gabarit de navigation est limitée par la hauteur des remblais d accès dont une surélévation est difficilement compatible avec l insertion dans le site et l économie du projet. Cette solution permet de franchir des brèches au moins jusqu à 100 mètres en une seule travée. On distingue : - les poutres latérales à âme pleine ; jugées en général peu esthétiques, leur domaine d emploi est limité. - Les poutres triangulées de type Warren ; - les poutres en arc (Bowstring). C est cette dernière solution qui a été retenue pour Seine Nord. L arc offre l avantage d une forme rationnelle du point de vue esthétique et également du point de vue résistance. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Figure 14 - Illustration - pont type bowstring Eléments de comparaison Au-delà de 100 m, la longueur de brèche impose un ouvrage à plusieurs travées. Cette configuration correspondra soit à des biais très prononcés soit une situation où le canal est en déblai. On sera alors moins contraint par les problématiques de rampe d accès et de relèvement du profil en long. La solution bipoutre mixte avec deux appuis intermédiaires de part et d autre du canal apparait alors plus adaptée. En terrain plat ou lorsque le canal est en remblai ou encore si les contraintes sur le profil en long sont fortes, le pont à poutres latérales sera plus adapté. L épaisseur du tablier est optimisée. Il est plus facile de dégager le gabarit de navigation. Ce type d ouvrage peut également être employé si des ponts mobiles sont nécessaires. Les ponts ont également été comparés sous l aspect économique pour le projet Seine Nord. Le ratio au m² de tablier utile est nettement à l avantage du bipoutre. En revanche comme ce franchissement correspond à des portées plus grandes le coût d ouvrage reste sensiblement équivalent par rapport au bowstring avec un écart de l ordre de 5 % à l avantage du bipoutre. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 41 sur 64

192 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Minimisation des portées En application de la circulaire 76-38, le passage d un ouvrage isolé peut se faire sur la base du profil en travers réduit (de section mouillée 171 m² pour n = 5). En particulier, on pourra adopter le profil réduit à berges verticales. La largeur du canal hors chemin de service est alors réduite à 38 m. Les chemins de service pourront être réduit à 3,5 m de largeur. La brèche à franchir est alors de 45 m pour un pont sans biais Problématiques particulières liées aux rétablissements des voies ferrées Les voies ferrées tout comme les canaux à grand gabarit présentent des contraintes de tracé (rayon de courbure) et de profil en long (pentes) importantes. Cette rigidité en plan et en long est susceptible d être à l origine de problématiques particulières. Le relèvement des voies ferrées pour dégager le gabarit de navigation peut avoir des conséquences sur le profil en long. Un relèvement de plusieurs mètres au droit du canal correspond à la reprise du profil en long de la voie ferrée sur des distances voisines du kilomètre de part et d autre du pont 7. La faisabilité du relèvement est alors à examiner en détail. Elle peut se heurter à des situations complexes : relèvement d autres ponts sur la voie ferrée, reprise de passages à niveau, difficulté d emprises, etc. Le plus souvent ces rétablissements nécessiteront : - la réalisation d une voie provisoire pour le maintien du trafic en phase travaux, - la construction d un pont sur le canal, - la reprise de la voie sur le linéaire impacté par le projet, - le rétablissement du trafic sur la voie principale, - la dépose de la voie provisoire. En phase travaux, la réalisation de voies provisoires pour le maintien du trafic est susceptible de poser des problématiques particulières. Le maintien de vitesses d exploitation élevées pour la voie provisoire signifie le maintien de rayons de courbures élevés. Les déviations provisoires peuvent être longues 8. 7 On pourra se référer à l étude réalisée par BCEOM en 2007 pour l Institution Interdépartementales des Wateringues (IIW) - Etude des solutions pour l évacuation des crues du bassin de l Aa, lot 1 - création d un nouvel exutoire gravitaire phase 3 solution chenal long navigable. 8 Idem. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 42 sur 64

193 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Voie ferrée actuel Pont sur canal Relèvement de la voie ferrée 7m Projet Figure 15 - Illustration relèvement des voies ferrées sur canal Exemple de réalisation en cours : le pont de Coppenaxfort Le pont Bowstring de Coppenaxfort est en cours de réalisation sur le canal de Bourbourg à grand gabarit à proximité de Dunkerque. Cet ouvrage fait l objet d une fiche d ouvrage renvoyée en annexe Les ouvrages d art non courants Les ponts-canaux Le franchissement des vallées larges peut nécessiter la réalisation de ponts-canaux. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Profil en travers La circulaire stipule que le sens unique avec trafic en alternat doit être la règle et le double sens l exception sous réserve de justification économique. La section mouillée est donc réduite à n = 3,5 fois la section du bateau soit 120 m². Cette section correspond à un profil rectangulaire de 4,5 de hauteur d eau et 26,7 m de largeur. Les chemins de service peuvent être réduits à 2 m de largeur. Pour des ponts longs, la réalisation d un pont canal à sens unique et la mise en place d un trafic en alternat parait être une solution économique sous réserve qu elle ne pénalise pas trop la capacité de trafic globale du canal. Plus le pont sera court plus le gain économique sera faible tout en ayant les mêmes contraintes de mise en place de l alternat et de réduction de capacité de trafic. Le coût des ouvrages d insertion de part et d autre du pont et des équipements nécessaires à la mise en place de l alternat (zone d attente, signalisation, etc.) pourrait même s avérer être défavorable. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 43 sur 64

194 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit On pourra retenir : - des ponts à sens unique pour des franchissements longs sous réserve d une étude de trafic démontrant que la réduction de la capacité de trafic de l infrastructure due au sens unique reste raisonnable ; - des ponts à double sens pour les franchissements courts ; - une opportunité et des variantes à étudier sur la base d un calcul économique et d une simulation de l écoulement du trafic pour les ouvrages de taille intermédiaire. Les solutions techniques structurelles On citera l exemple du pont-canal sur la Somme en projet pour Seine Nord (cf. chapitre 2). La solution retenue est une structure de tablier entièrement métallique reposant sur une série de piles. On citera également que les Voies Hydrauliques belges ont réalisé un pont-canal en béton précontraint : pont-canal du Sart à Houdeng-Aimeries sur le canal du Centre. Une étude comparative entre la solution béton précontraint ou structure métallique a été menée pour ce pont. Elle a conclu que l option béton était plus économique à l investissement et à l entretien et présentait de meilleures garanties de sécurité notamment pour la tenue au feu. Des portes de garde apparaissent souhaitables de part et d autre d un pont-canal afin de limiter les risques de vidange intégrale du bief en cas d accident majeur. Exemple de réalisation Le pont canal du Sart à Houdeng-Aimeries fait l objet d une fiche spécifique renvoyée en annexe Les Tunnels VNF exploite une trentaine de souterrains fluviaux sur l ensemble de son réseau. Il s agit de souterrains à gabarit Freycinet. Il n existe pas de tunnels à grand gabarit. Profil en travers La circulaire propose de retenir pour les souterrains fluviaux une navigation à sens unique avec alternat. Le rapport n retenu est de 3,5 soit une section de 120 m². Une section rectangulaire de 4,5 m de hauteur par 26,7 m de largeur ne paraît pas réalisable pour un tunnel. Cette section pourrait être obtenue pour une largeur de 15 à 16 m et une hauteur d eau plus élevée. Le diamètre d un tel souterrain dépasserait donc les 18 à 20 m. On notera que le plus gros tunnelier réalisé en 2007 (à l échelle mondiale) est de 14,9 m. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 44 sur 64

195 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Cette solution n apparait réalisable que pour dans terrains raides (le calcaires durs et grés) à déformabilité faible. Elle est à proscrire dans des marnes ou des argiles. 7 m 120 m² Figure 16 - Illustration souterrain fluvial (sens unique) Une modélisation des mouvements d eau au passage des bateaux dans le tunnel pour des sections de largeur réduite pourrait être menée afin d optimiser la section mouillée en souterrain tout en garantissant une vitesse de navigation acceptable. Fonctionnalités de l ouvrage Le tunnel peut être utilisé pour le franchissement d obstacles ponctuels dans des zones très sensibles. La solution tunnel pourrait être utilisée au niveau du bief de partage pour franchir le col principal en gardant un plan d eau à une basse altitude. Il pourrait alors permettre de se substituer à deux écluses (ou élévateurs) et de conserver un plan d eau plus bas. Sur ce dernier aspect, la solution tunnel peut présenter un réel avantage économique et technique et mérite d être étudiée en détail. Avantages et inconvénients d une solution tunnel En solution alternative à deux franchissements pour le bief de partage, on notera les avantages suivants : économie de deux écluses (ou élévateur) en terme de coût d investissement d entretien et d exploitation, réduction de la consommation d eau, moindre de difficulté d alimentation en eau du bief de partage qui se situerait plus bas en altitude, incidence réduite sur le paysage par rapport à des gros déblais dans des secteurs sensibles. Le coût de base reste à examiner et à comparer à une solution à deux écluses sur un cas concret. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 45 sur 64

196 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit On notera les inconvénients suivants : une mauvaise maitrise des coûts sur ce genre d ouvrage en général. L expérience montre qu un tunnel revient fréquemment 2 à 3 fois plus cher que le prix estimé au niveau APS ; l absence de référence existante pour le gabarit Vb ; la réduction de la capacité de transit due au sens unique et à la vitesse réduite à la traversée du tunnel. Points de faisabilité à étudier plus en détail et à vérifier Vitesses de navigation L «effet piston» est à examiner en détail par modélisation afin d apprécier les vitesses de navigation maximales admissibles. Pour être intéressante, la solution tunnel doit permettre de gagner du temps de trajet. Le tunnel doit être suffisamment court pour que ce temps ne dépasse pas celui du franchissement de deux écluses ou élévateurs. Une étude spécifique de trafic sera à réaliser pour justifier la solution tunnel. Sécurité Un avantage majeur du transport fluvial par rapport au transport routier est la sécurité. L image négative du tunnel sur cet aspect depuis l incendie du tunnel du Mont Blanc constitue alors un inconvénient majeur. Le choix d un tunnel ne pourrait se faire qu en garantissant un niveau de sécurité très élevé. Le relèvement des objectifs de sécurité se traduira par des surcoûts significatifs. Ventilation L expérience de VNF sur les tunnels à petit gabarit montre que la ventilation y est parfois difficile. En comparaison à un tunnel routier, le tirant d air reste peu élevé. Des difficultés sont à attendre lorsque plusieurs bateaux sont engagés à la suite dans le tunnel. Les dispositifs doivent garantir une ventilation suffisante pour la sécurité et le confort du bateau suiveur. Aspects touristiques L expérience de VNF (cas du canal de Champagne-Bourgogne) montre que le passage d un long tunnel peut constituer un frein à la fréquentation touristique du canal. Egalement, ce type d ouvrage ne présente pas l attrait touristique d un ouvrage d art non courant type pont, écluse ou élévateur. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 46 sur 64

197 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit Tableau de résumé Le tableau suivant compare les deux solutions tunnel et deux écluses ou élévateurs pour un bief de partage. Tableau 7 - Eléments de comparaison de la solution tunnel à la solution à 2 écluses Tunnel Deux franchissements Coût d investissement Coût d exploitation A examiner A examiner risque et aléa sur les couts - + Sécurité - + Consommation en eau + / à une ou plusieurs écluses 0 / à 2 élévateurs - / à une ou plusieurs écluses 0 / à 2 élévateurs Environnement + - Paysage + (discutable) - (discutable) Intérêt touristique - + Temps de transport A examiner au cas par cas A priori : + si tunnel court ; sinon Cette solution pourra être examinée si elle s avère pertinente a priori ou en cas d impossibilité majeure par franchissement classique. La faisabilité reste à être démontrée. Exemple de réalisation Il n existe pas de référence pour le grand gabarit. Une fiche ouvrage en annexe 3 décrit un souterrain sur le canal Saint-Martin à Paris qui constitue un des tunnels de plus grande section en France. On rappellera également qu un tunnel a été étudié en détail dans le cadre du projet de liaison Rhin-Rhône à Besançon. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 47 sur 64

198 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Les ouvrages d un canal à grand gabarit 4.8 Autres ouvrages Portes de garde Elles ont pour fonction d isoler des tronçons de biefs pour des opérations de maintenance ou pour la sécurité Les bassins-réservoirs L alimentation du canal à l étiage pourra nécessiter la réalisation de réservoirs qui relèveront des techniques habituelles des barrages. Ces barrages pourront être alimentés soit uniquement par leur bassin versant propre s il est assez grand soit par dérivation complémentaire d un débit dans un cours d eau proche (cas du réservoir de Bouzey). Le bassin nécessite alors la réalisation de rigoles d alimentation. Les rigoles d alimentation souvent non revêtues ont en général un faible rendement. Des ouvrages étanches et entretenus seront plus fiables pour garantir la bonne alimentation des bassins. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 48 sur 64

199 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes 5 ETUDE DES FRANCHISSEMENTS DE HAUTES CHUTES 5.1 Contexte et objectifs La liaison fluviale Saône-Moselle nécessitera le franchissement d un dénivelé cumulé de plus ou moins 300 m équivalent à plus du double du projet Seine-Nord. Les études et les références existantes d écluses à grand gabarit montrent que jusqu à 25 m de hauteur de chute la faisabilité d une écluse est a priori avérée. Sur Seine-Nord, une écluse de 30 m est projetée. Au-delà de ces hauteurs, la faisabilité d une écluse à grand gabarit reste à démontrer. L examen sommaire de la topographie de la zone d étude permet d identifier une zone de plaine au Sud, Sud-Est et une élévation assez rapide des altitudes pour monter sur le plateau de Langres, le Bassigny ou les contreforts vosgiens. Cette situation est ainsi propice à des franchissements de hauteur élevée sur des courtes distances. Il apparaît ainsi à ce constat la nécessité de travailler sur des systèmes pour franchir des hautes chutes. Ces solutions n avaient pas été étudiées de manière approfondie pour le projet Seine-Nord. Aussi, une étude spécifique a été menée dans le cadre de la présente étude d opportunité ayant pour objectif : - de dresser un état de l art en la matière, - d identifier les grandes problématiques techniques et les points essentiels de la faisabilité de ces ouvrages. Une comparaison des trois types d élévateur et de l écluse a été réalisée pour différentes hauteurs de chute par Egis Eau avec la collaboration d Eurodim. L objectif était de comparer : - les coûts d investissement et d exploitation sur la base de premiers ratios très sommaires à hauteur de chute équivalente ; - les dépenses énergétiques pour une solution de consommation d eau nulle (écluse munie de bassins d épargne et de pompes et élévateur) ; - les temps de franchissement et d arrêt pour maintenance cruciaux pour répondre aux objectifs de trafic de la liaison. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 49 sur 64

200 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes 5.2 Les solutions techniques de franchissement L écluse L écluse a été décrite au chapitre 4.2. A chaque cycle (un bateau montant suivi d un bateau avalant) le volume d eau contenu dans le sas est perdu. Les bassins d épargnes permettent de stocker l eau de la bassinée à des niveaux intermédiaires et de réaliser jusqu à 70% d économie (pour 5 bassins) limitant la consommation à 30 % du volume du sas. Il convient de noter que le principe ancestral de l écluse, appliqué à des gabarits et des hauteurs de chute importantes, signifie la manipulation de volumes d eau de plus en plus grands. Ainsi pour une écluse de 195 m par 12,5 m et pour une hauteur de chute de 30 m, le volume d eau déplacé représente un cube de 42 m de côté pour une masse de tonnes. A noter que l utilisation de bassins d épargnes ne réduit pas le volume d eau manipulé Les trois grands types d élévateurs à bateaux Principes Contrairement aux écluses, les élévateurs à bateaux n utilisent pas l augmentation du niveau de l eau pour racheter la hauteur de chute. Le bateau est introduit dans un bac mobile qui fait le lien entre amont et aval. Un des principaux avantages de déplacer le bateau dans l eau est, selon le principe d Archimède, d avoir un ensemble dont le poids est constant (en maintenant le niveau d eau dans le bac). Ce principe permet l équilibrage du bac par des contrepoids et contribue à limiter fortement la consommation en eau. Par rapport à une écluse où le volume non épargné est recyclé, la consommation énergétique est réduite. On dénombre une trentaine de référence d élévateurs à bateau dans le monde, anciens, récents à grand ou petit gabarit se déclinant pour la très grande majorité selon trois types. Ainsi, les trois types d élévateurs ont été considérés dans la présente étude. Ils sont tous constitués d un bac rempli d eau équilibré par un contrepoids. L élément les différenciant étant la pente typique choisie (à titre de référence) suivant laquelle se déplace le bac : - verticalement pour l ascenseur vertical, - sur une pente de 5 % pour l élévateur à plan incliné longitudinal, - sur une pente à 40 % pour l élévateur à plan incliné transversal, R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 50 sur 64

201 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes L ascenseur à bateaux vertical Le bac, suspendu à des câbles métalliques et équilibré par des contrepoids, est élevé verticalement entre l aval et l amont. Une motorisation entrainant des câbles moteurs en assure la mobilité. Le déplacement étant parallèle à la gravité, la stabilité du plan d eau n est pas perturbée par le mouvement. L ascenseur vertical peut permettre l ajustement de l altitude de l accostage à l amont et à l aval pour mettre au même niveau l eau du bac et l eau des biefs, ceci afin de conserver un niveau d eau le plus constant possible dans le bac et donc un équilibrage plus serré. L ascenseur de Strepy Thieu constitue un exemple de référence. Une fiche ouvrage de cet ascenseur est renvoyée en annexe. Figure 17 - Ascenseur vertical L élévateur à bateaux longitudinal Le bac, supporté par un jeu de galets roulant sur des rails, est retenu par des câbles et équilibré par un contrepoids. Étant donné qu une grande partie du poids du bac est reprise par les galets, les câbles d équilibrage ainsi que les câbles moteurs qui en assurent la mobilité sont moins nombreux que pour l ascenseur vertical. Au départ et à l arrivée, les accélérations et les décélérations entraînent une oscillation du plan d eau du bac qui doit être maîtrisée pour ne pas détériorer l ouvrage. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 51 sur 64

202 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes Le plan incliné de Ronquières constitue un exemple de référence. Une fiche ouvrage de cet élévateur est renvoyée en annexe 3. Figure 18 plan incliné longitudinal L élévateur à bateaux transversal L élévateur à bateaux transversal est un intermédiaire entre l ascenseur vertical et l élévateur longitudinal. Au même titre que l élévateur à bateaux longitudinal, les oscillations du plan d eau doivent être maîtrisées au départ et à l arrivée du bac. Elles sont cependant un peu moins critiques que pour l élévateur à bateaux longitudinal car elles concernent la plus petite dimension du bac (mouvement du bac suivant sa largeur). R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 52 sur 64

203 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes Le plan incliné de Saint Louis Arzviller constitue un exemple de référence. Une fiche ouvrage de cet élévateur est renvoyée en annexe 3. Photo prise par Klaus Föhl (Structurae, 1983) Figure 19 plan incliné transversal 5.3 Comparaison des solutions Les 4 types d ouvrage de franchissement ont été comparés. Les spécificités techniques et les premiers ordres de grandeur des coûts sont donnés au tableau suivant. Tableau 8 - comparaison des solutions de franchissement R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 53 sur 64

204 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes Choix du site La pente du terrain à franchir constitue le facteur clé pour le choix du type d ouvrage notamment pour la minimisation des mouvements de terre. Pour le plan incliné longitudinal une pente de 5 % à 10 % apparaît ainsi adaptée. Pour l ascenseur, plus la pente est forte plus cette solution sera susceptible de présenter un gain notable Comparaison des coûts d investissement Méthode pour le chiffrage Concernant les données de coûts, il a été retenu : - pour les écluses, les coûts présentés en annexe, conservatifs par rapport à ceux des écluses du projet Seine Nord Europe, et base de l estimation de l ascenseur vertical ; - pour l ascenseur vertical, des coûts établis à partir d études Eurodim confidentielles, sur la base de l expérience et de connaissances, et des ratios similaires à ceux de l écluse ; - pour les plans inclinés, des coûts simplement et très approximativement extrapolés de l ascenseur vertical (très préliminaire et à des fins de comparaison), sur la base de données de similitudes et de coefficients de corrections basés sur la complexité. Les coûts des élévateurs sont estimés pour des terrains (pentes) favorables au type d élévateur choisi. Commentaires sur les résultats Ce premier chiffrage montre : - un net avantage sur le coût d investissement aux élévateurs pour les hauteurs de chute élevées par rapport à l échelle d écluses ; - un avantage au plan incliné longitudinal sur l élévateur vertical pour toutes les hauteurs de chute ; - des coûts d investissement de même ordre de grandeur entre écluse et élévateur dès les chutes de 25 m ; - des coûts d entretien et maintenance à l avantage des écluses pour une hauteur de 25 m mais plutôt à l avantage des élévateurs pour les très hautes chutes. - Des coûts d exploitation nettement à l avantage des élévateurs sous l hypothèse du recyclage intégral des éclusées surtout pour les très hautes chutes. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 54 sur 64

205 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes Exploitation et maintenance Disponibilité et maintenance Les périodes et durées d intervention pour maintenance pour les élévateurs ont été pré estimées : un arrêt annuel de 5 semaines en continu sera nécessaire. La disponibilité des élévateurs est ainsi moindre par rapport à une écluse. Pour maintenir le trafic 350 jours par an (objectif pour le canal Seine Nord), un élévateur à double bac est nécessaire. Le temps d arrêt reste néanmoins compatible avec les objectifs de trafic. Temps de franchissement Les 4 solutions, échelle d écluses, vertical, longitudinal, transversal ont été comparées pour trois hauteurs de franchissement, 30 m 60 m, 90 m en terme de temps de franchissement d un bief de 2 km incluant les ouvrages. L avantage va clairement à l élévateur vertical et au transversal, surtout pour les très hautes chutes. Un ouvrage type Strepy permettrait de diminuer de moitié le temps de franchissement d une chute de 90 m en comparaison avec une échelle d écluse Aspects énergétiques Les valeurs de consommations énergétiques annuelles calculées préliminairement et à fin de comparaison montrent un net avantage aux élévateurs. Pour l écluse à consommation d eau nulle, le coût énergétique est principalement dû aux recyclages des volumes des éclusées. Pour les écluses la consommation énergétique est pré estimée à 172 GWh pour un liaison Saône-Moselle présentant une dénivelée cumulée de 300 m et pour un recyclage intégral contre 18 à 51 GWh pour des franchissements par élévateurs Besoins en études complémentaires Ascenseur vertical Bien qu aucun ascenseur vertical de 195 m n ait pas été réalisé à ce jour, l adaptation du principe de l ouvrage de Strépy-Thieu à un bac dont la longueur est augmentée de 80 m ne semble pas représenter un saut technologique majeur. Cela nécessite néanmoins à minima des études complémentaires sur la stabilité structurelle de l ouvrage et aussi sur la synchronisation des mécanismes. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 55 sur 64

206 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes Plan longitudinal Le doublement de la longueur du bac longitudinal par rapport à l ouvrage de référence que peut constituer Ronquières pour les élévateurs à plan incliné longitudinal représente, en termes de faisabilité, un saut technique certain. Oscillation du plan d eau, structure et support du bac sont les deux axes d investigation à privilégier. Ici aussi, le retour d expérience positif mène à une conclusion a priori favorable sur sa faisabilité. Plan incliné transversal Enfin, pour la dernière solution, le plan incliné transversal, il est important de noter qu il n existe pas de référence directement transposable pour en assurer la faisabilité. De plus, les retours d expérience français sur la disponibilité et la fiabilité du plan d Arzviller ne militent pas en faveur de cette technologie. C est de loin la solution la moins maîtrisée à ce jour, surtout dans les dimensions envisagées. Tous types de solution Pour les trois types d élévateurs, des études de faisabilités spécifiques sont évidemment indispensables. Des approches analysant les modes de défaillance des ouvrages et leurs criticités devront être envisagées avant d arrêter la faisabilité pour une liaison à grand gabarit. Un bilan carbone global apparait également souhaitable pour conforter les choix de franchissement. 5.4 Synthèse et conclusions de l étude des franchissements de haute chute Une étude de faisabilité sera à réaliser pour les trois solutions techniques. On peut noter : - les ascenseurs verticaux existent en 110 m de long, de 73 m de chute à Stepy-Thieu à 115 m au barrage des Trois Gorges, ce qui représente des références satisfaisantes, - les élévateurs longitudinaux ne semblent pas poser pas de problématiques techniques insurmontables, sur la base de ce qui existe à Ronquières, - les élévateurs transversaux sont encore assez méconnus pour conclure sur leur faisabilité sans étude approfondie. Pour les très hautes chutes, l étude montre l intérêt d une solution par élévateur qui présente un coût d investissement réduit par rapport à une échelle d écluse sous réserve de disposer d un site favorable à ce type d ouvrage. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 56 sur 64

207 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Etude des franchissements de hautes chutes - les ascenseurs verticaux et les élévateurs longitudinaux représentent un avantage quasi immédiat, donc dès l investissement, pour les très hautes chutes ; - dès les hauteurs de 25 m à 30 m, l ascenseur peut constituer une solution viable à étudier par rapport à une écluse à consommation d eau nulle ; - la différence de coût reste à l avantage de l élévateur et augmente dans le temps, grâce à l économie d énergie substantielle qu ils permettent par rapport à une écluse à consommation d eau nulle. La disponibilité de l ouvrage va à l avantage de l écluse qui présente des temps d arrêt pour maintenance plus courts. Ces questions de disponibilité apparaissent secondaires, si on accepte un arrêt programmé continu de 5 semaines annuel, alors que dans le cas contraire, le doublement des élévateurs est à prévoir à court/moyen terme. Dans ce dernier cas, il faut envisager un surcoût pour la réalisation du premier bac (par exemple, + 25 %), en vue de réaliser le deuxième bac un peu après pour un coût équivalent au bac seul. Seul le délai d investissement est différé pour la solution à écluse, car la capacité en trafic est alors quasi doublée pour les élévateurs, sans interruption totale annuelle. De plus, ce surcoût apparent disparaît pour 75 m de chute rachetée. Par ailleurs la multiplication d ouvrages de franchissement par exemple trois écluses de 25 m à comparer à un élévateur de 75 m, ne va pas à l avantage des écluses pour la fiabilité. Le choix entre ascenseur et bac longitudinal doit se faire prioritairement en fonction des conditions de site et notamment de la nature et des pentes du terrain : plus elles sont fortes, plus elles favorisent l ascenseur. Les ascenseurs et élévateurs peuvent accessoirement constituer un attrait touristique (Strépy-Thieu, Arzviller, Falkirk Wheel), dynamiser l image d une région, et accessoirement représenter une certaine valorisation du savoir faire technique au niveau européen et international. Une solution type ascenseur pourra ainsi être étudiée à titre de variante pour des chutes dès 25 à 30 m. Elle présenterait un net avantage pour monter vers le bief de partage et réduire les besoins en eau aux altitudes élevées qui sont plus difficiles à alimenter en gravitaire. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 57 sur 64

208 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Objectifs de performance 6 OBJECTIFS DE PERFORMANCE 6.1 Trafic attendu et justification du gabarit L étude préliminaire socio économique multimodale sur l axe Marseille Ports de la Mer du Nord et de l Europe de l Est de décembre 2005 a montré que le trafic potentiel sur une liaison Saône Moselle peut atteindre 15 millions de tonnes par an pour un scénario favorable au développement du transport fluvial. Elle a également montré l intérêt d une nouvelle liaison pour un gabarit Vb européen permettant la circulation des convois poussés chargés de 3 hauteurs de conteneurs. Bien que plusieurs ponts soient sous calibrés à la traversée de Lyon sur le Rhône ou sur la Moselle à grand gabarit, on retrouve les caractéristiques du Vb au Nord et au Sud de la liaison. Les caractéristiques de gabarit du Rhône de Port Saint Louis à Lyon sont : - une largeur de chenal de 60 m au minimum, 13 écluses de 190 m de longueur et 12 m de largeur, - une hauteur libre sous les ponts de 6.30 m, - un mouillage garanti ou enfoncement de 3 m. Sur la Saône à grand gabarit, les caractéristiques de navigation sont : - une largeur de chenal de 40 m, - 5 écluses de 185 m de longueur et 12 m de largeur, - une hauteur libre sous les ponts de 4.70 m (Lyon), - un mouillage garanti de 3.5 m. Aussi le gabarit Vb avec un tirant d eau de 3 m et une section mouillée de 200 m² s inscrit dans la continuité des ouvrages et des gabarits existants. 6.2 Proposition d objectifs de performance Objectifs de capacité de la voie d eau et temps de parcours Capacité de trafic d une file d écluse simple Les simulations de trafic pour le projet Seine Nord arrivent à la conclusion d une capacité maximale de 19 millions de tonnes par an pour une file unique d écluses avec une ouverture 363 jours par an et 24 heures par jour. On notera que la circulaire estime la capacité théorique d une écluse à gabarit VI à 22 millions de tonnes par an pour le gabarit VI avec une ouverture 340 jours par an (tenant compte des jours de chômage et de gel) et 24 heures par jour. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 58 sur 64

209 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Objectifs de performance On pourra retenir la première valeur de 19 Mt/an plus récente et plus sécuritaire Trafic attendu et ouvrages nécessaires Le trafic attendu sur le canal à terme est de 15 millions de tonnes par an. Aussi, une file d écluse simple devrait suffire à assurer le transit du trafic attendu. Doublement des écluses L expérience de VNF et de la CNR montre que des travaux lourds de maintenance s avèrent nécessaires sur les écluses au bout de quelques dizaines d années d exploitation. De tels travaux ne peuvent se faire sans un arrêt prolongé de la navigation. Aussi, le maintien en continu du trafic pourrait à terme nécessiter la réalisation d un doublement des écluses. Un scénario de doublement des écluses est donc à envisager. Objectifs aux écluses La capacité de transit du canal dépend essentiellement des capacités des écluses. Il est proposé de fixer le temps de passage aux écluses incluant les temps de manœuvre et d éclusée à 30 minutes ce qui correspond à un temps de remplissage ou vidange du sas de 15 minutes. Les 15 autres minutes sont consacrées aux manœuvres d entrée et de sortie Objectif de durée de vie des ouvrages La durée de vie proposée est de 100 ans au minimum Niveaux de service Disponibilité des ouvrages Le schéma directeur d exploitation des voies navigables (de mai 2005) prévoit une ouverture 24 h sur 24 h pour le réseau à grand gabarit toute l année. Une réflexion devra être menée afin de bien mesurer l incidence des arrêts annuels pour maintenance pour des ascenseurs à bateau si cette solution est retenue. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Arrêt pour raison de pénurie d eau L alimentation en étiage est susceptible de poser problème. Des bassins réservoirs seront à prévoir pour garantir l alimentation en eau y compris dans les périodes où il sera impossible de prélever. Les volumes de stockage devront être calculés et ajustés pour garantir le maintien de l exploitation du canal pour des étiages rares ou exceptionnels. Il sera alors nécessaire de définir une période de retour de défaillance correspondant à la fréquence d occurrence d un étiage très long et très sévère. Définir cette période de retour nécessite de mettre en relation les possibilités d alimentation ; le stockage nécessaire et les bassins potentiellement réalisables. Aussi, il est prématuré de proposer une période de retour de défaillance avant d avoir défini le schéma d alimentation. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 59 sur 64

210 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Objectifs de performance Objectifs de performance environnementaux Le canal est considéré comme une masse d eau artificielle au sens de la directive cadre sur l eau. Des mesures sont à mettre en place pour atteindre un bon potentiel écologique Objectifs pour l alimentation en eau L étude de la ressource a mis en évidence des consommations à attendre élevées et des ressources en eau facilement mobilisables en dessous des besoins. Ces constats et les préceptes élémentaires d économie de la ressource conduisent à retenir un objectif d étanchéification du canal élevé pour limiter les pertes par infiltration. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 60 sur 64

211 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Base de prix pour une pré estimation 7 BASE DE PRIX POUR UNE PRE ESTIMATION Les prix unitaires sont étudiés et commentés en annexe Section courante En première approche simplifiée, le coût au stade d étude d opportunité peut être apprécié en termes de kilomètre de canal pour les ouvrages courants. Le prix comprend les postes suivants : - acquisition des terrains, - dégagement des emprises, - terrassements hors grand déblai ou grand remblai, - petits rétablissements (buses, cadres, siphons, ), - étanchéification du canal, - protections de berge, - chemins de service, - signalisation fluviale, - aménagements paysagers courants. Le coût estimé au niveau de l APS 2007 du projet Seine-Nord-Europe des éléments listés est de 1 034,31 M HT pour 106 km de canal. Ce coût correspond à une valeur 9,757 M HT par kilomètre de canal. Des coefficients pourront être appliqués en fonction de la difficulté du milieu physique et des sensibilités environnementales. 7.2 Ouvrages de franchissement Écluses Les prix d écluse issus de Seine-Nord et de l étude type d une écluse à grand gabarit ont été retenus comme base. Le prix proposé est de : 135 M HT pour l écluse type de 25 m munie de 4 bassins d épargne et de stations de pompage. 82 M HT pour l écluse type de 15 m munie de 2 bassins d épargne et de stations de pompage Élévateurs Les prix figurant à l annexe 6 pour l ascenseur vertical à 1 bac sont pour 50 m de hauteur de chute : 175 M HT et pour une chute de 75 m : 200 M HT. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Pré chiffrage des ouvrages en étape 1 Au stade de l étape 1 de l étude, il est retenu une estimation de 135 M HT par tranche de 25 m de hauteur de chute à franchir. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 61 sur 64

212 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Base de prix pour une pré estimation 7.3 Ouvrages d art Les ponts Les catégories retenues et les prix unitaires suivant le type d infrastructure sont ceux du tableau suivant. Tableau 9 - Prix unitaires de rétablissement Type d infrastructure catégorie Prix unitaire (M HT) routes Autoroutes 15 M Routes nationales 8 M Routes départementales 5 M Voies communales et autres 4 M Voies ferrées LGV Rhin Rhône 50 M Voies de catégorie 1 : ligne structurantes souvent à 2 voies électrifiées Voies de catégorie 2 : voies hors réseau structurant 25 M 20 M Réseaux enterrés Gazoduc, oléoduc, oxyduc 4 M Les prix unitaires sont issus : de prix pour des ponts sur les canaux du Nord dans le cadre des projets de relèvement (pont de Coppenaxfort, ), des prix des franchissements sur le canal Seine Nord Europe au stade avant-projet en 2006 transmis par VNF, de l analyse de ces prix confrontée à la base de prix d Egis Eau. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Ouvrages spéciaux Ponts canaux Les ratios entre le pont-canal sur la Somme et le pont-canal du Sart diffèrent. Ce type d ouvrage sera à étudier en étape 2. Tunnels En l absence de référence, le coût ne saurait être apprécié sans étude complémentaire. En étape 1, ces types d ouvrage ne sont pas prix en compte dans le chiffrage. Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 62 sur 64

213 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône conclusions 8 CONCLUSIONS Le projet de liaison fluviale à grand gabarit Saône Moselle présentera des caractéristiques d ouvrage proches de celles du projet Seine Nord qui constitue une base technique de référence. Le canal Seine-Nord long de 106 km présente 139 m de dénivelée cumulée. Aussi, un projet de liaison Saône Moselle constitue en ordre de grandeur le double du projet Seine Nord tant en longueur qu en dénivelé. Ce projet a été estimé à 3,2 milliards d euros pour un trafic à saturation dans le cas d écluse simples de 19 Mtonnes. Il est également à noter que l alimentation en eau du projet se fait par recyclage intégral des volumes consommés aux écluses aussi, les besoins énergétiques du canal sont élevés. Les ouvrages du gabarit Vb pour la liaison Saône Moselle ont été définis à partir des textes de référence. On note en particulier les caractéristiques suivantes : - une section mouillée courante de 200 m² avec une largeur d emprise de 70 m hors déblais ou remblais. - des largeurs d emprises pouvant dépasser 100 m et atteindre 200 m dans des zones de déblais ou de remblais élevés (20 à 25 m). - des écluses présentant un sas de 195 m de longueur et 12.5 m de largeur ; les hauteurs de chute pouvant atteindre 25 m voire 30 m. - des consommations en eau très élevées même avec la réalisation de bassins d épargne aux écluses. Le coût d un tel ouvrage sera de l ordre de 135 M pour une écluse de 25 m de hauteur de chute. Compte tenu des largeurs d emprise, les ponts pour rétablir les communications sur le canal auront des longues portées -au moins de 70 m- et pourront atteindre plus de 100 m. Le franchissement des vallées nécessitera des ponts canaux en sens unique avec alternat ou des remblais élevés. Le tunnel peut constituer une solution alternative pour des configurations topographiques difficiles. L absence de référence sur ces ouvrages sur le grand gabarit milite en faveur d études approfondies. L étude menée sur les élévateurs à bateau a permis de faire un état de l art en la matière. Les références existantes permettent d envisager des ouvrages verticaux voire des plans inclinés longitudinaux pour franchir des très hautes chutes. Ces ouvrages présentent l avantage de ne pas consommer d eau et aussi de limiter le nombre d ouvrage (un élévateur au lieu de 2 ou 3 écluses). Même si leur disponibilité est moindre par rapport à une écluse à cause de temps plus long d arrêt pour maintenance, les coûts de ces ouvrages pourront être compétitifs pour les hautes chutes. Une étude de variante et de comparaison à une écluse ou une échelle d écluse pourra être menée dès 30 m de chute à franchir. R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 63 sur 64

214 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Liste des annexes annexe 1 -Bibliographie et source des données utilisées annexe 2 illustrations : profils en travers, pont, écluse et bassins d épargne annexe 3 -Fiches d ouvrages annexe 4 -Textes réglementaires de référence annexe 5 - base de prix de référence annexe 6 - étude comparative préliminaire pour les ouvrages de franchissement des hautes chutes R70763Y-4-infra -B.doc HEN70763Y/RC Révisé le : Mars Etude technique - Infrastructure Page 64 sur 64

215 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 1 -Bibliographie et source des données utilisées R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

216 N réf Mouv auteur Date Type Titre Sous-titre 1 AIPCN 1999 Eléments de normalisation des voies navigables de la classe Vb en canal 2 METL CETMEF septembre 2002 Rapport Alimentation en eau des voies navigables 3 VNF juin 2006 Rapport Canal Seine Nord Europe Avant projet sommaire - dossier de synthèse VNF décembre 2006 rapport Canal seine Nord Europe - enquête préalable à la déclaration d'utilité publique présentation du projet soumis à l'enquête publique 4 METL, CETMEF janvier 1999 ouvrage catalogue des souterrains fluviaux CETMEF 5 AIPCN septembre 1998 ouvrage 29ième congrés internationnal de navigation de l'aipcn - Voies Navigables et ports de navigation intérieure l'alimentation en eau des canaux de navigaion 6 AIPCN 1989 ouvrage Elévateurs à bateaux rapport d'une commision d'étude dans le cadre du Comité Technique permanent 7 Ministère Wallon de brochure le pont canal du Sart à Houdeng Aimeries l'équipement et des transports 8 Ministère Wallon de juin 2002 ouvrage un géant funiculaire sur le canal du Centre l'ascenseur à bateaux de Styrépy Thieu l'équipement et des transports 9 Ministère Wallon de l'équipement et des avril 2000 ouvrage le Plan incliné de Ronquières transports 10 CETMEF décembre 2006 résumé de journées scientifiques et techniques du CETMEF 2006 colloque 11 VNF Catram consultants décembre 2005 rapport étude préliminaire socio économique multimodale surl'axe Marseille - ports de la mer du Nord et de l'europe de l'est session 4 conception des infrastructures de navigation intérieure 12 VNF guide du plaisancier - bassin Rhône Saône 13 VNF Mise au gabarit europpéen du canal dunkerque Lille Escaut - opération de relèvement des ponts - reconstruction du pont de Coppenaxfort 14 VNF Setec TPI avril 2002 CDROM étude d'une écluse type à grand gabarit 15 VNF mai 2005 Schéma directeur d'exploitation des voies navigables AVP, PRO et Marché

217 N Mouv BE Date Etape Titre 1 Phase Titre 2 Sous titre 1 Sous titre 2 1 VNF SEEE / SAFEGE Décembre 1995 Rapport d'etape concernant l'etat initial 1 N VNF SEEE / SAFEGE Avril VNF SEEE / SAFEGE Décembre VNF SEEE / SAFEGE Mai VNF SEEE / SAFEGE Mai VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation 1: les études jusqu'à la concertation 1: les études jusqu'à la concertation Synthese sur les ressources en eau mobilisables Etude préliminaire au Nord de Noyon Etude sur la Ressource en Eau Etude sur la Ressource en Eau Etude sur la Ressource en Eau R1 Phase 1: Etat Initial R2 Phase 2 : Estimation Prévisionnelle des Besoins R3 Phase 3 : Bilans Besoins- Ressource et principes d'alimentation en eaux du canal Seine-Nord N Etudes complémentaires de fuseaux pour la desserte de cambrai Etude prospective des Besoins en Eau sur la zone d'influence de la liaison Seine-Nord Etude prospective des Besoins en Eau sur la zone d'influence de la liaison Seine-Nord Etude prospective des Besoins en Eau sur la zone d'influence de la liaison Seine-Nord 7 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.2 Environnement N I.2.1 Rapport d'état initial de la section Nord 8 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.3 Aménagement 9 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.4 N I VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.5. Geologie - Geotechnique - Hydrogeologie N I.5.1 Etat initial hydrogéologie 11 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.5. Geologie - Geotechnique - Hydrogeologie N I.5.2 Etat initial géotechnique 12 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 1: Etat initial N I.6 Socio-Economie Synthèse phase 1: diagnostic économique 13 VNF SEEE / SAFEGE Liaison Seine Nord Synthèse sur les ressources en eau mobilisables Synthèse 14 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.A Recherche des traces au 1/ eme et premiere selection N II.A.1 Moyens de franchissement du seuil praticables sur seine-nord 15 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.A Recherche des traces au 1/ eme et premiere selection N II.A.2 Note de présentation, analyse et comparaison des variantes du points de vue géométrique 16 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.A Recherche des traces au 1/ eme et premiere selection N II.A.3 Note d'analyse, comparaison des variantes point de vue de l'hydraulique, la géologiegéotechnique et l'hydrologie 17 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.A Recherche des traces au 1/ eme et premiere selection N II.A.4 Note sur les coûts des variantes

218 N Mouv BE Date Etape Titre 1 Phase Titre 2 Sous titre 1 Sous titre 2 56 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1 Technique S II.C.1.8 Prise en considération des solutions réductrices et compensatoires dans les projets S II.C.1.9 Note sur le temps de transit 58 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.10 Estimation des travaux 59 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.11 Estimation des travaux 60 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.14 Profils types des franchissements routiers 61 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2.1 Note de présentation de la démarche 62 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2.2 Analyse des tracés S II.C Tracés tronc commun de Pimprez à Pont-L'Evêque S II.C.2.2 Analyse des tracés S II.C Tracés P1L1 (H3) et P1L2 (H3) de Janville à Pimprez S II.C.2.2 Analyse des tracés S II.C Tracés P21L1 (H3) De Janville à Pimprez S II.C.2.2 Analyse des tracés S II.C Tracés P22L1 (H3) de Janville à Pimprez S II.C.2.2 Analyse des tracés S II.C Tracés P23L1 (H3) de Janville à Pimprez S II.C.2.3 Notice sur les mesures compensatoires et d'accompagnement 68 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.2 Dossier environnement S II.C.2.4 Comparaison et hyérarchisation des tracés 69 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.3 Dossier Hydraulique S II.C.3.1 Alimentation des Briefs 70 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.3 Dossier Hydraulique S II.C.3.2 Dimensionnement des ouvrages hydrauliques 71 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés 3 : Comparaison et Proposition de Partis d'aménagement S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme Rapport S II.C.3 Dossier Hydraulique S II.C.3.3 Influence des aménagements de la voie navigable

219 N Mouv BE Date Etape Titre 1 Phase Titre 2 Sous titre 1 Sous titre 2 18 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.1 Synthèse N II.B.1.1 Note de synthèse 19 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.1 Synthèse N II.B.1.2 Plan de repérage des planches et des tronçons 20 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique 21 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique N II.B.2.1 Note d'analyse et comparaison des fuseaux du point de vue géométrique 22 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Nord : Noyon - Canal Dunkerque-Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique N II.B.2.2 Hydraulique 23 VNF SEEE / SAFEGE Mai VNF SEEE / SAFEGE Mai VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique N II.B.2 Technique N II.B.2 Technique N II.B.2.3 Note d'analyse et comparaison des fuseaux du point de vue de l'hydrogéologie N II.B.2.4 Note d'analyse et comparaison des fuseaux du point de vue géologique/géotechnique N II.B.2.5 Note d'analyse et de comparaison des fusaux du point de vue des coûts 26 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique N II.B.2.8 Profils en travers des types 27 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.2 Technique N II.B.2.9 Détails au 1/5 000ème 28 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.3 Environnement N II.B.3.1 Pièces générales 29 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.3 Environnement N II.B.3.2 Dossiers spécifiques N II.B Milieu naturel terrestre 30 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.3 Environnement N II.B.3.2 Dossiers spécifiques N II.B Hydrobiologie 31 VNF SEEE / SAFEGE Mai VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.3 Environnement N II.B.3 Environnement N II.B.3.2 Dossiers spécifiques N II.B agriculture et sylviculture N II.B.3.2 Dossiers spécifiques N II.B milieu humain et sevitudes techniques 33 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.3 Environnement N II.B.3.2 Dossiers spécifiques N II.B Patrimoine culturel 34 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.4 Socio-économie locale 35 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N II.B Etude des Tracés au 1/ eme N II.B.5 Aménagement Urbain 36 VNF SEEE Avril 1996 Etude préliminaire des impacts du projet Seine Nord sur les milieux aquatiques Comparaison des variantes Annexes

220 N Mouv BE Date Etape Titre 1 Phase Titre 2 Sous titre 1 Sous titre 2 37 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.1 Synthese N III.1.1 Note méthodologique sur l'analyse multicritère 38 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.1 Synthese N III.1.2 Tableaux de synthèse de la comparaison multicritère 39 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.1 Synthese N III.1.3 Résultats de la comparaison multicritère 40 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.1 Synthese N III.1.4 Note sur le devenir des canaux existants 41 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.2 Technique N III.2.2 Zone de dépôt des grands déblais 42 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.3 Socio-économie locale Evaluation des trafics et valorisation économique 43 VNF SEEE / SAFEGE Mai : les études jusqu'à la concertation Etude techniques Section Nord: Noyon - canal Dunkerque - Escaut 2 : Recherche et Etude des Tracés N III.4 Aménagement urbain Comparaison des vatiantes de tracés - Synthèse des impacts urbains 44 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 1: Etat initial S I.5 Hydrogéologie S I.5.1 note de présentation de l'état initial 45 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 1 : Etat Initial S I.3 Hydrologie-Hydraulique S I.3.1 Note de présentation de l'état initial 46 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.A Presentation Générale S II.A.1 Note de présentation générale 47 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.B Recherche des tracés au 1/25 000eme et première séléction S II.B Recherche des tracés au 1/25 000eme et première séléction S II.B.1 Note de synthèse S II.B.3 Profils en long des tracés non retenus 49 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.1 Présentation générale 50 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.2 Critères de choix 51 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.3 Déscription et caractéristiques des tracés principaux 52 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.4 Note d'analyse des tracés du point de vue hydraulique 53 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1.5 Note d'analyse des tracés du point de vue hydrogéologique 54 VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai VNF SEEE / SAFEGE / CNR Mai : les études jusqu'à la concertation 1 : les études jusqu'à la concertation Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon Etude Technique Section Sud : Compiegne - Noyon 2 : Recherche et Etude des Tracés 2 : Recherche et Etude des Tracés S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C Etude des Tracés au 1/5 000eme S II.C.1 Technique S II.C.1 Technique S II.C.1.6 Note d'analyse des tracés du point de vue géologiquegéotechnique S II.C.1.7 Principaux impacts des tracés sur l'environnement - Synthéèse des l'étude d'environnement

221 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 2 illustrations : profils en travers, pont, écluse et bassins d épargne R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

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224 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes L ECLUSE. Schéma des ouvrages composant une écluse (source site internet de VNF) R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

225 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes LES BASSINS D EPARGNE Fonctionnement : Les écluses de haute chute consomment beaucoup d'eau à chaque sassée. Les projets d écluse peuvent intégrer la réalisation de bassins d épargne pour limiter les volumes d eau. Un bassin d épargne est situé à côté de l écluse et récupère une partie de l eau au moment de la vidange pour la réutiliser au remplissage suivant. Ce type de bassin fonctionne par gravité suivant les principes des schémas suivants. Ce type d ouvrage suppose la mise en place d éléments reliés au canal (aqueducs, capteurs ). R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

226 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes Volume d eau économisé : Il peut y avoir plusieurs bassins d'épargne pour une seule écluse, placés en étages à des altitudes différentes. Soient N bassins d épargne. Notations utilisées : H : hauteur de chute h : hauteur vidée ou remplie par un bassin dans le sas S : surface du sas h b : hauteur utile de chaque bassin S b : surface au miroir de chaque bassin V : volume total d eau économisé (V=Nh b S b ) V t : volume total du sas (V t =SH) N : nombre de bassins e : charge minimale d écoulement (négligeable devant H) L économie d eau est donc de V % = V V t = Nh b S SH b = Nh H Avec H = Nh + hb + 2 e( négligeable) + h (conservation de la hauteur) Dans le cas particulier où : S=S b, h=h b ( H = h( N + 2) ), l économie d eau réalisée pour N N bassins d épargne est de V % =. N + 2 Types : Les bassins d épargne peuvent soit être intégrés dans les parois du sas pour des raisons de stabilité globale soit être terrassés latéralement à l écluse. Selon le CETMEF, la solution d intégration des bassins paraît plus chère que la solution terrassée. Elle est d ailleurs très peu adoptée. R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

227 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 3 -Fiches d ouvrages R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

228 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes PLAN INCLINE DE RONQUIERES Lieu Type d ouvrage : Mise en service Exploitant : Ronquières, Belgique sur le canal Charleroi Bruxelles plan incliné longitudinal à 2 bacs 1968 Ministère Wallon de l équipement et des transports, direction générale des voies hydrauliques. Fiche technique Gabarit : bateau de 1350 tonnes Dénivelée : 67.7 m Longueur utile du bac : 87 m Largeur utile du bac : 12 m Mouillage 3 à 3.7 Longueur de la pente : 1432 m inclinée à 5% Poids du bac : 5000t Autres chiffres clés Déblai réalisés : 4.2 Mm³ Coût de l ouvrage en 1968 : autour de 2 Md de francs belges Durée de translation : 22 minutes Durée de franchissement 50 minutes R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

229 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes Trafic Une dizaine de bateau par jour dans les deux sens Ouvert tous les jours de 6h à 22h Capacité théorique maximale : t /an Informations touristiques Autour de à visiteurs par an 7 la visite, à 30 minutes de l ascenseur de Strepy Thieu et des ascenseurs du canal du Centre historique Maintenance Durée de vie des câbles : autour de 20 ans Rails : changé par tronçon tous les 3 à 4 ans voire 2 ans sur les tronçons les plus sollicités Contact M. DULIER, voies hydrauliques R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

230 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes ASENSEUR FUNICULAIRE DE STREPY THIEU Lieu Type d ouvrage : Mise en service Exploitant : Strepy, Thieu, Belgique sur le canal du Centre Ascenseur funiculaire à 2 bacs 2002 Ministère Wallon de l équipement et des transports, direction générale des voies hydrauliques. Fiche technique Gabarit : bateau de 1350 tonnes Dénivelée : 73m Longueur utile du bac : 112 m Largeur utile du bac : 12 m Mouillage 3.75 Durée de translation : 7 minutes Poids du bac : 8000t Autres chiffres clés Dimension de la structure : hauteur 117 m, largeur 81 m longueur 130 m poids de la structure : tonnes Coût de l ouvrage en 2002: autour de 650M R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

231 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes Trafic Maintenance/exploitation En croissance rapide depuis 2002, 2.3Mt /an Personnels sur site : 35 personnes Informations touristiques Contact Autour de à visiteurs par an M. DESPIEGELLEER, voies hydrauliques à 30 minutes du plan incliné de Ronquières et des ascenseurs du canal du Centre historique R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

232 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes PONT CANAL du SART à HOUDENG-AIMERIES Lieu Type d ouvrage : Mise en service Exploitant : Sart, Houdeng-Aimeries, Belgique sur le canal du Centre Pont canal à double sens, pont poussé en béton précontraint 2002 Ministère Wallon de l équipement et des transports, direction générale des voies hydrauliques. Fiche technique Gabarit : bateau de 1350 tonnes Autres chiffres clés poids de la structure : t (à vide) Longueur de franchissement : 500 m, 13 travées centrales de 36 m + 2 x 15 m en extrémité Largeur: 46 m, largeur utile 33 m Hauteur d eau 4.5 m plus lourd pont poussé au monde charge d eau : t Coût de l ouvrage : autour de 248 M en 2002 R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

233 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes PONT DE COPPENAXFORT Lieu Type d ouvrage : Mise en service Maîtres d ouvrage Coppenaxfort (59), sur canal de Bourbourg à grand gabarit, rétablissement de la RD 2 Pont Bow string En cours de travaux VNF, Fiche technique Longueur de franchissement : 62.5 m Autres chiffres clés Coût de l ouvrage en 2007: profil en travers : 2 voies et pistes cyclables (12.2 m) M HT dont M pour le pont soit un ratio de 4899 /m² de tablier hauteur libre : 7 m biais : 100 Gr R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

234 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes VOUTE DU TEMPLE Lieu Type d ouvrage : Mise en service Exploitant : canal Saint Martin Paris 11ème souterrain fluvial 1907 la ville de Paris Service des canaux 1ère circonscription. Source : Cetmef Catalogue des souterrains fluviaux Fiche technique Gabarit : Freycinet Longueur du souterrain : 242,3 m Largeur du souterrain : 27 m Section du souterrain 420 m² Maintenance/exploitation Détection et surveillance par moyens humains. Ventilation : naturelle 6 cheminées. Eclairage continu. Tirant d air garanti : 5,51 m Tirant d eau garanti : 1,90 m Mouillage garanti : 2,80 m Rectangle de navigation du souterrain : 7,70 (largeur) x 6,17 (hauteur) R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

235 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes ECLUSE DE NIFFER Lieu Type d ouvrage : Construction : Exploitant : canal du Rhône au Rhin Niffer, Haut-Rhin (68) écluse VNF Photo prise par Luc Nueffer (Structurae - septembre 2004) Longueur : 190 m Largeur : 12 m Fiche technique Autres chiffres clés Coût de l ouvrage en 1995 : HT Volume de béton utilisé : m³ Trafic Fonctionnement : tous les jours de 5h à 21h + ouverture possible la nuit Maintenance/exploitation Système de vannage automatisé. 1 éclusier (3 éclusiers se relaient) + 2 électriciens. R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

236 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes PLAN INCLINE D ARZVILLER Lieu Type d ouvrage : Mise en service Canal de la Marne au Rhin Saint Louis, Arzviller plan incliné transversal avec 1 bac équilibré par contrepoids (1/20) 1969 Photo prise par Klaus Föhl (Structurae, 1983) Fiche technique Gabarit : Freycinet, bateau de 350 t Dénivelée : 44,5 m Longueur utile du bac : 41 m Largeur utile du bac : 5,2 m Mouillage : 3,2 m Pente : 41% Autres chiffres clés Poids du bac rempli: 890 t Poids du bac vide : 750 t 2 contrepoids de 450 t chacun 14 câbles de 27 mm de diamètre Vitesse ascensionnelle moyenne : 11,1m/min Temps de parcours y compris entrée et sortie du chariot-bac : 20 minutes. Trafic bateaux de plaisance par an R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

237 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 4 -Textes réglementaires de référence R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

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249 CONFÉRENCE EUROPÉENNE DES MINISTRES DES TRANSPORTS EUROPEAN CONFERENCE OF MINISTERS OF TRANSPORT RÉSOLUTION N 92/2 RELATIVE À LA NOUVELLE CLASSIFICATION DES VOIES NAVIGABLES [CEMT/CM(92)6/FINAL] Le Conseil des Ministres réuni à Athènes, les 11 et 12 juin 1992, Les gouvernements doivent être attentifs à favoriser les initiatives en vue de moderniser le matériel de transport ainsi que le matériel de chargement, de déchargement et de transbordement. Malgré l'absence dans ce rapport de référence aux caboteurs et aux bateaux fluvio-maritimes, ils doivent aussi être pris en considération du moins sur les voies navigables qui ont un gabarit approprié à leurs dimensions. 4. Consécutivement à l'adaptation des réseaux et de leur maintien en bon état d'entretien et à l'évolution du matériel de transport, les autorités doivent être particulièrement attentives à ce que la navigation intérieure soit prête à s'intégrer, de manière harmonieuse, au marché unique de Elles devront veiller à ce que celle-ci réponde aux trafics qui s'offriront à elle et à ce qu'elle puisse s'adapter à l'informatisation des techniques de gestion commerciale et de la navigation qui se développeront dans les années à venir. PRENANT NOTE du rapport qui lui a été fait et qui est reproduit ci-dessus ; RECOMMANDE A) Au point de vue technique des infrastructures : 1. Que les gouvernements prennent en considération la nouvelle classification des voies navigables européennes telle qu'elle est définie au tableau 1 pour classifier leurs propres voies navigables. Les cartes de leur réseau devront être adaptées à cette classification. Ils veilleront à faire établir un document reprenant les caractéristiques de chaque voie ou tronçon de voie (profils en travers de la voie, position du chenal, tirant d'eau autorisé, hauteurs libres sous les ponts, dimensions utiles des écluses et des autres élévateurs à bateaux...) en vue de réaliser un échange d'informations aussi complètes que possible pour l'ensemble des usagers des voies navigables. Dans cette même optique, les cartes de la CEMT et de la CEE de Genève seront revues. Ce travail sera confié à un groupe d'experts. 2. En vue de réaliser un réseau européen de voies navigables homogènes, les gouvernements devront également tenir compte de la nouvelle classification tant dans les projets de modernisation et d'amélioration de leur réseau que lors du renouvellement des ouvrages d'art. Dans le cas de la modernisation d'une voie d'intérêt régional ou d'une voie de la classe IV, il y a lieu d'adopter au moins les paramètres de la classe Va. Pour moderniser ou créer une voie de navigation d'importance internationale, il faut prendre en considération au moins les paramètres de la classe Vb avec un tirant d'eau minimum de 2.80 mètres et une hauteur minimale sous les ponts de 7 mètres lorsque cela est nécessaire pour le transport de conteneurs. Pour les voies navigables où une hauteur libre sous les ponts de 700 cm n'est pas économiquement rentable, il faut considérer la possibilité d'utiliser des convois plus longs (Classe Vb). La longueur des écluses ou des autres ouvrages de franchissement sera fixée en fonction des dimensions supérieures des convois poussés. 3. Les techniques de navigation peuvent encore être sérieusement améliorées. Des progrès peuvent être réalisés tant en ce qui concerne la construction et l'équipement des bateaux affectés aux transports traditionnels de vrac que pour la recherche de bateaux de type nouveau, mieux adaptés pour assurer les autres transports qui se sont développés ces dernières décennies. B) Au point de vue politique de développement des voies navigables : 1. Il convient que les gouvernements reconnaissent l'importance du transport par navigation intérieure et qu'il reçoive de leur part toute l'attention nécessaire afin d'aboutir à un développement conforme aux possibilités qu'il recèle. A ce sujet, les conclusions du rapport CM(89)27 du 25 octobre 1989 en ce qui concerne particulièrement le rôle de la navigation intérieure dans l'économie des transports aux niveaux national et international doivent encore être rappelées. 2. La mise en service prochaine de la liaison Rhin-Main-Danube et l'ouverture des pays de l'europe de l'est à l'économie de marché auront un impact favorable sur les transports par voies navigables. De nouvelles relations de trafic vont apparaître et probablement modifier quelque peu les flux de trafics existants. Il y aura lieu de veiller à ce que la transition soit la plus harmonieuse possible afin de permettre une navigabilité en continu dans l'ensemble du réseau européen. 3. De nombreuses études ont été entreprises sur les transports combinés principalement dans les relations rail-route. Il a été constaté que la navigation intérieure pouvait également s'y insérer efficacement. Des études dans ce sens ont d'ailleurs été mises à l'ordre du jour des organismes internationaux. De telles études doivent être soutenues et poursuivies avec la préoccupation de déboucher sur des réalisations concrètes. 4. Il existe une capacité disponible considérable sur le réseau européen qui peut être utilisée sans devoir recourir à des investissements importants. Partout où les infrastructures sont en concurrence, le report sur la voie navigable d'une partie du trafic en provenance de la route et du rail est souvent proposé comme solution dans la réduction des encombrements et dans l'amélioration de l'environnement. Une campagne d'information et d'incitation auprès des industries, des chargeurs et des clients potentiels devrait être lancée à l'initiative des gouvernements qui trouveraient dans ce transfert partiel de trafic une réponse à des problèmes de congestion et d'environnement qui deviennent de plus en plus ardus. 2 Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables

250 Notes du tableau 1. La classe d une voie navigable est déterminée par les dimensions horizontales des bateaux ou convois poussés et, surtout par la largeur. 2. Le tirant d'eau d'une voie navigable intérieure doit être spécifié suivant les situations locales. 3. Valeur caractéristique du tonnage pour chaque classe en fonction des dimensions et des tirants d'eau indiqués. 4. Tient compte d'une marge de sécurité de 30 cm entre le point le plus haut du bateau ou de son chargement et la hauteur libre sous les ponts. 5. Bateaux utilisés dans la région de l'oder et sur les voies navigables situées entre l'oder et l'elbe. 6. Adapté pour le transport de conteneurs : mètres pour les bateaux transportant deux couches de conteneurs ; mètres pour les bateaux transportant trois couches de conteneurs ; mètres pour les bateaux transportant quatre couches de conteneurs. 50 pour cent des conteneurs peuvent être vides sinon un ballast doit être mis. 7. Le premier nombre est relatif à des situations existantes et le second à des développements futurs ou, dans certains cas, à des situations actuelles. 8. Tient compte de dimensions d'automoteurs proposés pour le transport en ro-ro et le transport de conteneurs ; les dimensions mentionnées sont des ordres de grandeur. 9. Se rapporte à des convois sur le Danube composés souvent de plus de neuf barges. 3 4 Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables Résolution CEMT 92/2 relative à la nouvelle classification des voies navigables

251 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 5 - base de prix de référence R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

252 VNF Etude d'opportunité technique et environnementale d'une liaison fluviale à grand gabarit entre la Saône et la Moselle Estimation préliminaire des coûts section courante données source et ajustement source : APS Seine Nord longueur du canal 106 km total des déblais 55 Mm³ soit m³/km total des remblais 25 Mm³ soit m³/km prix comprenant : dégagement des emprises mouvements des terres chemins de service protection des berges travaux d'étanchéité ouvrages hydrauliques standards aménagement paysager pour 106 km soit M HT HT/km valeur retenue prix au kilomètre de canal à grand gabarit HT/ml hors grands ouvrages comprenant le dégagement des emprises, les mouvements de terrain, chemins de service, les travaux d'étanchéité, les ouvarges hydrauliques standards, les aménagements paysagers 10/10/2007 annexe - base de prix TF terrassements auteur : RC EGIS EAU HEN 70763Y

253 VNF Etude d'opportunité technique et environnementale d'une liaison fluviale à grand gabarit entre la Saône et la Moselle Estimation sommaire du coût d'une écluse à grand gabarit (Vb, 195 m x 12.5 m) en fonction de la hauteur de chute - enseignements des derniers projets en cours données source et ajustement prix de référence hauteur de chute coût nombre de bassin (Hc en m) (M HT) site d'épargne source Montmacq 0 VNF APS Seine Nord Noyon 3 VNF APS Seine Nord Campagne 2 VNF APS Seine Nord Moislains 5 VNF APS Seine Nord Havrincourt 4 VNF APS Seine Nord Marquion-Bourlon 3 VNF APS Seine Nord Oisy le Verger 4 VNF APS Seine Nord Quesnoy sur Deule 0 VNF SN NPDC prix en millions estimation sommaire du coût d'une écuse à grand gabarit y = x x hauteur de chute en mètres descriptif : écluse à grand gabarit Vb européen largeur 12.5 m longueur 195 m prix en hors taxe hors PAI hors frais de maîtrise d'œuvre et de maîtrise d'ouvrage comprenant : les terrassements, le génie civil du sas des têtes amont et aval des avants ports, les équipements mécaniques, les automatismes, poste de commande et un franchissement routier de taille modeste les pompages de recyclage, des bassins d'épargne définition d'une loi simplificatrice polynomiale de calcul du coût d'investissement tableau des prix coeffcients de référence Hc (m) M HT coeff coeff coeff /10/2007 annexe - base de prix TF cout écluse auteur : RC EGIS EAU HEN 70763Y

254 VNF Etude d'opportunité technique et environnementale d'une liaison fluviale à grand gabarit entre la Saône et la Moselle Estimation préliminaire des coûts ponts canaux données source et ajustement source n 1 : pont canal sur la Somme - APS Seine Nord Europe pont métallique longueur : 1330 m profil en travers : 4.5 m de hauteur et m de largeur (120 m²) - sens unique coût estimé en 2006 : M HT : source VNF soit : 3646 /m² de tablier utile, 97K /ml, ou 807 /m³ d'eau source n 2 : pont canal du Sart à Houdeng Aimeries sur le canal du Centre (Belgique) pont en béton précontraint longueur : 500 m profil en travers : 4.5 m de hauteur et 33 m de largeur d'eau (148.5 m²) - double sens coût de réalisation : 248 M en 2002 : source Voies Hydrauliques belges soit : /m² de tablier utile, 496 K /ml, ou 3100 /m³ d'eau ( volume arrondi à m³) source n 3 : pont canal sur A29 - APS Seine Nord Europe longueur : 52 m profil en travers : réduit (171 m²) - double sens coût estimé en 2006 : 8.9 M en 2002 : source VNF soit : K /ml, ou 1000 /m³ d'eau valeur retenue unité : / m³ d'eau ( longueur du pont x section mouillée) HT/m³ Notes Compte tenu de la disparité des coûts des 2 ouvrages, il a été retenu une valeur intermédaire. L'unité choisie est un prix au m³ d'eau qui a été préféré aux autres ratios : en effet l'effort à reprendre est directement fonction du poids d'eau. On rappelera qu'en vertu du principe d'archimède, le poids sur le tablier ne varie pas au passage d'un convoi. Le coût de 248 M communiqué par les Voies navigables belges n'est pas détaillé. En première approche, il est supposé que qu'il s'agit d'un cout TVA incluse (20%) et comprenant des frais de maîtrise d'œuvre et de maîtrise d'ouvage (15%) Sous ces hypothèses, le coût HT de travaux du pont canal du Sart est de 180M HT de travaux soit 2246 HT/m³ à comparer à l'estimation de 129 M HT et 807 /m³ pour le pont canal de la Somme 10/10/2007 annexe - base de prix TF ponts canaux auteur : RC EGIS EAU HEN 70763Y

255 Étude d opportunité technique et environnementale d une liaison fluviale à grand gabarit entre la Moselle et la Saône Annexes annexe 6 - étude comparative préliminaire pour les ouvrages de franchissement des hautes chutes R70763Y-4b-infra -B annexes.doc Révisé le : Mars Etude technique

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257 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU CHAPITRE 1 INTRODUCTION ET OBJET DE L ETUDE... 3 CHAPITRE 2 ANALYSE DU COUT D INVESTISSEMENT DES ECLUSES ÉCLUSES Description de l ouvrage écluse Données financières basées sur les dernières informations du projet Seine Nord Europe Données basées sur l étude CETMEF des écluses types à grand gabarit Disponibilité écluses, intervalles de maintenance et redondances Commentaires données de synthèse points caractéristiques Besoins identifiés en études complémentaires CHAPITRE 3 ANALYSE DU COUT D INVESTISSEMENT DES ASCENSEURS A BATEAUX ASCENSEUR A BATEAUX VERTICAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS Situation et état de l art Données de base Description sommaire de la solution Synthèse sur les estimations Commentaires données de synthèse points caractéristiques Besoins identifiés en études complémentaires ASCENSEUR A BATEAUX A PLAN INCLINE LONGITUDINAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS Situation et état de l art Données de base Description sommaire de la solution Commentaires données de synthèse points caractéristiques Besoins identifiés en études complémentaires ASCENSEUR A BATEAUX A PLAN INCLINE LATERAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS Situation et état de l art Données de base Description sommaire de la solution Commentaires données de synthèse points caractéristiques Besoins identifiés en études complémentaires CHAPITRE 4 DIVERS ELEMENTS COMPARATIFS TEMPS DE FRANCHISSEMENT Hauteur de chute de 30 m Hauteur de chute de 60 m Hauteur de chute de 90 m Récapitulatif TRAFIC À SATURATION ET LES CAPACITÉS DES OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT ÉNERGIE ET PUISSANCE Aspects puissance Aspects énergétiques CHAPITRE 5 NOTE DE SYNTHESE CONCLUSION CONTEXTE Raison d être d un canal L écluse Elévateurs à bateaux COUT ET ENERGIE ÉTUDES COMPLEMENTAIRES RECAPITULATIF : DONNEES DE COUTS ET CARACTERISTIQUES DISCRIMINANTES DES SOLUTIONS RECAPITULATIF /52

258 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Chapitre 1 INTRODUCTION ET OBJET DE L ETUDE Dans le cadre spécifique de la liaison Saône-Moselle, on recherche ici particulièrement la comparaison de principe d ouvrage de franchissement de haute chute à consommation nulle ou réduite, qui permettrait de proposer une analyse comparative pour les solutions et hauteurs suivantes : - Écluses à bassin d épargne de 15 à 30 m ; - Ascenseur à bateau de 25 à 90 m ; - Élévateur longitudinal de 25 à 90 m ; - Élévateur transversal de 25 à 90 m ; Pour cette analyse, le niveau de détail tient compte du caractère très amont de l étude d opportunité en première phase. Les fourchettes de hauteurs utiles pourront être restreintes si nécessaire en fonction des premières conclusions sur l escalier d eau probable du canal. Notons par ailleurs, d après les documents en notre possession, que l utilisation d ouvrages de franchissement de très hautes chutes que sont les ascenseurs et élévateurs à bateaux avait déjà été envisagée dans les années 1970 pour cet itinéraire. Dans le cadre de ce nouveau projet d itinéraire, le besoin en données de synthèse pour les solutions de franchissements de haute chute à consommation d eau nulle sera traduit dans le présent rapport à travers : A) Pour les 4 solutions ci-dessus, la fourniture d une notice technique précisant, pour chaque solution : - la description générale de la solution, dont la décomposition technique principale et la description fonctionnelle globale, - les principales caractéristiques de la solution, et notamment : la consommation énergétique et les besoins en maintenance, le coût de possession, les conditions optimales et/ou les contraintes d implantation, - les besoins identifiés en étude complémentaire et/ou de faisabilité, de solution globale et/ou de certaines technologies ; B) Pour les écluses à bassins d épargne (et station de pompage ; chute 15 à 30 m) et les ascenseurs à bateau (chute 25 à 90 m), la fourniture d un tableau récapitulant pour chaque solution, et sous forme d estimation financière brutes : - Le coût d investissement, - Le coût d exploitation, - Le coût d entretien, 3/52

259 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU C) Pour les élévateurs transversal et longitudinal (chute 25 à 90 m), la fourniture d une étude plus succincte de ce qui a déjà été réalisé dans le passé, avec des notions de transposition possible ou non en terme de gabarit et de coûts, relativement aux deux solutions plus détaillées ci-dessus, par exemple via des ratios très préliminaires de complexité relative ; Chapitre 2 ANALYSE DU COUT D INVESTISSEMENT DES ECLUSES 2.1. ÉCLUSES Les écluses sont les ouvrages les plus fréquemment rencontrés pour le franchissement des chutes d eau en rivière et en canal. Elles sont utilisées pour tous les types de gabarit. Elles sont principalement basées sur la formation d un sas compris entre deux portes étanches (souvent de type busquées, à deux vantaux), et de dispositifs de remplissage et de vidange. Sur les plus haute chutes, les solutions portes abaissantes à l amont, et portes levantes à l aval sont une alternative courante (Rhin). Dans le cas du grand gabarit, on cherche à limiter le nombre d ouvrage de franchissement pour une meilleure fluidité du trafic, et ainsi, on s oriente vers les plus hautes chutes. A ce jour, les ouvrages sont limités à 25 m de hauteur de franchissement standard, mais sur le grand gabarit de Seine Nord Europe, une écluse de 30 m est envisagée DESCRIPTION DE L OUVRAGE ECLUSE La description suivante est basé sur l utilisation des données en notre possession, tel l avant projet Seine Nord Europe, et l étude générique des écluses à grand gabarit du CETMEF Description sommaire La mise à jour des estimations de coûts base 1998 proposé dans «étude d une écluse type à grand gabarit» d avril 2002 par VNF a été actualisée et convertie en Euros. Trois gammes étaient retenues : chute de 6 à 8 m, 10 à 18 m (15 m) et 20 à 25 m. La solution de l écluse de m influence particulièrement les projets à grand gabarit, tels le canal Seine Nord Europe, car elle correspond à des chutes importantes permettant une certaine optimisation des temps de transit, et constitue un investissement et un coût d exploitation important. Le modèle retenu était une écluse : - à sas en U, avec des portes busquées à l amont et à l aval et un mur masque à l aval, 4/52

260 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU - un remplissage par aqueduc et radier perforé, - 3 bassins d épargne (permettant une économie maximale de 60% en volume) - et une station de pompage pour le relevage des volumes consommés (3 pompes). A noter que les équipements de l écluse (bâtiments, station de pompage et bassin d épargne) se trouvaient du même coté du sas, afin de conserver la possibilité de doublement ultérieur de l écluse. Concernant le génie civil, deux hypothèses géologiques encadrantes avaient été retenues, l une pessimiste, l autre optimiste. Les avant-ports sont constitués par : - un mur guide de 200 m de long situé à gauche en arrivant à l écluse. Ce mur est aligné sur le bajoyer du Sas, - un garage à bateaux de 230 m de long environ situé à droite. Le garage est équipé de Duc d Albe pour l amarrage des bateaux, - une estacade de guidage de 100 m de long située à droite en arrivant à l écluse (entre le garage à bateaux et la tête). Cet ouvrage a une ouverture en plan de 1 pour 4 par rapport à l axe du canal. La tête amont est un ouvrage monolithique en béton armé, dont les dimensions principales sont : - largeur 32,65 m dont 12,65 m (pour le canal), - longueur 32 m. Cet ouvrage abrite : - la porte amont et son système d actionnement, - les bouchures amont des aqueducs longitudinaux, - les aqueducs longitudinaux et le by-pass amont. La tête aval est un ouvrage monolithique en béton armé, dont les principales dimensions sont : - largeur 36,65 m dont 12,65 m du SAS, - longueur 36,0 m. Cet ouvrage intègre les équipements suivants : - la porte aval et son système d actionnement, - les bouchures aval des aqueducs longitudinaux, - les aqueducs longitudinaux et le by-pass aval, - la partie basse de la cabine de commande, - le passage routier aval. Nota : les récentes réalisations Européennes d écluses à grand gabarit se sont à ce jour limitées à des chutes de 23 à 25 m. Ainsi, l écluse prévue à 30 m de chute (voir peut être 32 m) constituera une première technologique pour les écluses à grand gabarit. Cela n en remet pas directement en cause la faisabilité, mais on peu se poser la question de la pertinence économique d une telle solution pour des chutes si élevées (fondations, consommations, ) Commentaires sur le trafic maximal de la liaison 5/52

261 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Le cahier des charges (stade Avant projet) pour les ouvrages de franchissement de Seine Nord Europe spécifiait un temps de bassinée de 15 minutes, que nous retenons ici pour le projet Saône Moselle. En effet, La durée des opérations d éclusage conditionne le trafic maximal de la liaison, un des objectifs de la conception du canal est donc d optimiser ces manœuvres. La durée maximale retenue pour un demi-cycle d éclusage serait ainsi de 30 minutes se décomposant comme suit : - manœuvre d approche, d entrée et de sortie du bateau : 10 à 12 min ; - ouverture et fermeture des portes (et vannes) : 4 min ; - remplissage ou vidange du sas : 15 min. Le nombre de cycles complets pouvant être réalisés pendant 24 heures est donc de 24, ce qui correspond à une éclusée dans chaque sens de navigation toutes les heures Commentaires sur la consommation d énergie L économie d eau annoncée est de 60% du volume de l éclusée pour l écluse de 25 m à 3 bassins d épargne. Après développement des études de Seine Nord Europe, et compte tenu de son escalier d eau final, les écluses de 25 m de chutes ont 4 bassins d épargne, et celle de 30 m en a 5. Cela permet d économiser plus d eau (jusqu à 70% pour 5 bassins, 65% pour 4), et aussi de d homogénéiser la consommation à chaque écluse, le débit transféré étant désormais plus constant, évitant ainsi un marnage trop important des biefs courts. Cependant, dans le cadre de Seine Nord Europe, avec un canal à bief de partage, la consommation d eau en volume d une éclusée reste de l ordre de 30%*30*195*12.5 = m³. Ramené sur une dénivelée en valeur absolue égale à 138,74 m pour Seine Nord Europe, cela représente une énergie potentielle [m*g*z] de (1000*22 000)*9.81*139 = MJ par heure (à une éclusée par heure). A noter aussi une consommation de 1,2 m³/s par évaporation (0,28), infiltration (0,66) et marges de sécurité (0,26), pour 100 km canalisés environ, soit 4320 m³/h et donc encore MJ (globalement 15% pour les pertes, 85% pour les bassinées). À 24 bassinées par jour maximum, cela donne pour le canal Seine Nord Europe 36000*24= MJ/jour, soit, hors rendement, kwh. En prenant un rendement de pompage de 60% (336 MWh), et 0,045 /kwh, on trouve au maximum /j et 360*15=5,4 M /an. A noter pour un ensemble d écluse de 195*12.5 ramenée à 100 m de hauteurs de chute cumulées, en conservant les mêmes hypothèses de trafic et les mêmes pertes en valeur absolue, nous obtenons une énergie potentielle de ( MJ MJ) MJ. 6/52

262 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU DONNEES FINANCIERES BASEES SUR LES DERNIERES INFORMATIONS DU PROJET SEINE NORD EUROPE Le maître d ouvrage VNF a transmis officieusement, et sans plus de détails pour l instant, les valeurs significatives des coûts d investissement des écluses pour le Canal Seine Nord Europe connus en N Localisation Hauteur de Nombre bassins Coût HT chute d épargne 0 Montmacq 6,41 m Noyon 19,57 m Campagne 15,15 m Moislains 30 m Havrincourt 22,50 m Marquion-Bourlon 20,11 m Oisy le Verger 25 m Tableau des coûts des ouvrages de franchissement du canal Seine Nord Europe Une approche graphique permet de montrer la linéarité de l évolution du coût des écluses fonction de la hauteur de chute y = x R 2 = Série1 Série2 Linéaire (Série2) Graphique du coût des écluses en fonction de la hauteur de chute On pourrait alors retenir la formule approchée suivante : [20 M + 3 M * H] - qui, appliquée à l écluse de chute 25 m, amène à un coût d investissement de 95 M. 7/52

263 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU On remarque aussi une différence très notable (97 / 77 = +21%) entre le coût de l écluse de Marquion-Bourlon et celle de Noyon, alors que les chutes sont très proches (19,57 et 20,11 m) et le nombre de bassins d épargne identique (3 dans les deux cas). Le contexte géotechnique est défavorable à Noyon (source VNF). On pourrait alors choisir, par sécurité, de majorer cette formule de 20%, soit : [24 M + 3,6 M * H], qui, appliquée à l écluse : - de chute 25 m, amène à un coût d investissement de 114 M. - de chute 12 m, amène à un coût d investissement de 67,2 M. Cependant, l approche des coûts de référence pour les écluses de haute chute ne peut probablement pas s établir uniquement à partir des coûts annoncés au niveau du projet Seine Nord Europe, qui ont été établis sur la base d étude avancées et optimisées spécifiquement pour l environnement de chacun des sites. Les prix sont ici contraints par le contexte, où l on cherche notamment à limiter l inflation habituelle du coût du projet. Au stade des études d opportunité, il convient, pour les ouvrages de franchissement, qui ne constituent pas la majorité de l investissement, mais un part conséquente tout de même, de ne pas trop contraindre ces coûts. Il s agit surtout ici d établir une comparaison entre diverses solutions alternatives écluses, ascenseur et plans inclinés transversaux et longitudinaux. Conclusion : l hypothèse de chiffrage de l écluse majorée de 20% est retenue. 8/52

264 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU DONNEES BASEES SUR L ETUDE CETMEF DES ECLUSES TYPES A GRAND GABARIT Une autre approche peut être opérée, où les données disponibles à ce jour sont plus nombreuses, à partir de l étude CETMEF des écluses de haute chute à grand gabarit (jusqu à 25 m). A partir des données des écluses de modèles de 25 m et celles de 12 m fournies dans cette étude, on peut établir les éléments suivants : Nota : les coûts ont été simplement convertis de FF en, et majorés de 15% pour tenir compte de l inflation des indices TP sur l intervalle. Écluse de 25 m de chute 25 m Investissement U N PU Total M HT Génie civil ens 1 123, ,851 Électromécanique ens 1 7,541 7,541 Alimentation électrique ens 1 1,384 1,384 Automatismes et sécurité ens 1 0,862 0,862 Sécurité du sas ens 1 1,131 1,131 Servitudes ens 1 0,700 0,7 135,469 Coûts de fonctionnement U N PU Total M HT Personnel Nb agent 6 0,052 0,312 Entretien FFT 1 0,094 0,094 Consommation électrique M kwh 23,2 0,045 1,044 Autres charges FFT 1 0,235 0,235 1,685 Provision pour réparation Total %renouv Durée Prov annuelle Électromécanique 7,541 65% 30 0,163 Alimentation électrique 1,384 75% 25 0,042 Automatismes et sécurité 0,862 85% 20 0,037 Sécurité du sas 1,131 80% 50 0,018 Servitudes 0,7 80% 30 0,019 0,279 Bilan économique par poste de l écluse de 25 m de chute base Cetmef 9/52

265 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Écluse de 12 m de chute 12 m Investissement U N PU Total Génie civil ens 1 58,427 58,427 Électromécanique ens 1 5,284 5,284 Alimentation électrique ens 1 1,018 1,018 Automatismes et sécurité ens 1 0,714 0,714 Sécurité du sas ens 1 0,748 0,748 Servitudes ens 1 0,505 0,505 66,696 Coûts de fonctionnement U N PU Total Personnel Nb agent 6 0,052 0,312 Entretien FFT 1 0,070 0,07 Consommation électrique M kwh 14,9 0,045 0,6705 Autres charges FFT 1 0,235 0,235 1,2875 Provision pour réparation Total %renouv Durée Prov annuelle Électromécanique 5,284 65% 30 0,114 Alimentation électrique 1,018 75% 25 0,031 Automatismes et sécurité 0,714 85% 20 0,03 Sécurité du sas 0,748 80% 50 0,012 Servitudes 0,505 80% 30 0,013 0,200 Bilan économique par poste de l écluse de 12 m de chute base Cetmef Dans ces tableaux, apparaissent également de nouvelles données : les coûts de fonctionnement et d entretien d une part, et les provisions pour réparation d autre part. Les coûts de fonctionnements sont directement issus de la même étude. Les provisions pour les grosses réparations sont basées sur une hypothèse de renouvellement d une certaine proportion de l investissement de départ, pour une périodicité définie par la catégorie d équipement. On prend pour hypothèse une durée d exploitation fiable de 75 ans. On a ensuite extrapolé ces coûts pour des chutes de 15, 30 et 35 m, en prenant comme hypothèse une variation selon le carré de la hauteur pour le génie civil, linéaire pour les autres postes d investissement et la consommation électrique. Les autres postes d exploitation sont considérés constants et les frais d entretien restent en principe proportionnels à l investissement. On obtient alors le tableau et le graphique suivants : chute en m Prix de l'ouvrage 66,696 82, , ,509 Coûts de fonctionnement 1,288 1,373 1,685 1,805 Provision pour réparation 0,200 0,219 0,279 0,308 Coût annuel 1,488 1,592 1,964 2,113 Tableau de synthèse des coûts de l écluse en fonction de la hauteur de chute 10/52

266 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU y = x R 2 = y = x R 2 = Prix de l'ouvrage Couts de fonctionnement Provision pour réparation Cout annuel y = x R 2 = Linéaire (Couts de fonctionnement) Linéaire (Cout annuel) Linéaire (Provision pour réparation) y = 0,00599x + 0,1288 R 2 = 0,9999 Linéaire (Prix de l'ouvrage) Graphique de l évolution des coûts de l écluse en fonction de la hauteur de chute Ici encore, l évolution du prix selon la hauteur de chute reste donc globalement linéaire. On retrouve des coûts très similaires à ceux de la première approche pour l écluse de 12 m, mais plus élevés pour l écluse de 25 m (135 M au lieu de 114 M, voire 95 M ). Nous prenons le parti de retenir ces derniers chiffres, dont nous maîtrisons mieux les prix de références, sachant que nous nous servirons de ces mêmes prix référence pour évaluer les solutions ascenseurs. Cela se traduit dans le tableau de synthèse suivant : Tableau de synthèse composition et coûts d investissement pour l écluse de hauteur de chute 25 m 11/52

267 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Tableau de synthèse composition et coûts d exploitation et d entretien pour l écluse de hauteur de chute 25 m DISPONIBILITE ECLUSES, INTERVALLES DE MAINTENANCE ET REDONDANCES La disponibilité des ouvrages est un aspect essentiel des projets d itinéraires de navigation à Grand Gabarit. En effet, les opérateurs de ce transport sur ce type de réseau sont très vigilants sur les temps d arrêts programmés. Dans ce cadre, on peut prendre l exemple du Schéma Directeur d Exploitation des Voies Navigables de France qui indique une ouverture de 360 jours sur 365 par an, avec un arrêt programmé de 10 jours tous les ans sur un réseau neuf ou rénové (en cas d ouvrage unique). Rappelons par ailleurs que pour Seine Nord Europe, à écluses simples, il est indiqué une ouverture de 363 jours sur 365 par an, avec arrêts programmés de 6 heures de nuit tous les 3 mois, et de 9 jours tous les ans. Ainsi, les intervalles de maintenance lourde sont proposés à 5 ans, ce qui correspond également aux périodicités d intervention de diagnostic des ouvrages hydromécaniques avec mise à sec des équipements dans le cadre d une maintenance préventive programmée. Cependant, cette base de réflexion sur les intervalles de maintenance, tout à fait réaliste sur le court terme, paraît assez optimiste sur le long terme, où certaines opérations de rénovation lourdes ne pourront s envisager sur des délais de chantier aussi courts, notamment en ce qui concerne l infrastructure (génie civil) et les équipements lourds (portes, vannes, installations électriques, ) où la redondance n est pas prévue. Ce constat est aujourd hui confirmé par la gestion du Rhône par la CNR. 12/52

268 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU De même, il convient d être vigilent sur les engagements à très court terme, car il est fort probable qu une phase de mise au point et «rodage» s avère nécessaire à la mise en route de nouveaux ouvrages, même si la technologie écluse est connue. On peut citer l exemple de l écluse prototype de Niffer sur le projet de canal abandonné Rhin Rhône où, la mise au point de l ouvrage, l appropriation de l ouvrage par les services techniques et l optimisation du plan de maintenance ont conduit à une augmentation de la charge de maintenance au début de la vie de l ouvrage. De toute évidence, il ne parait pas raisonnable de tabler à long terme sur un franchissement par une seule écluse qui serait toujours aussi disponible que souhaité, et il est plus réaliste d envisager à ce terme la réalisation d une seconde écluse en parallèle. Au niveau de la conception de l ouvrage lui-même, il apparaît qu une attention particulière est à apporter au niveau des équipements redondants (par exemple les vannes), qui devront pouvoir être entretenus sans arrêt d exploitation (batardage indépendant, pièces et vannes de rechange en stock). Par ailleurs, en ce qui concerne les équipements non redondants, tels les portes et leurs équipements associés, il conviendra : - de concevoir dans le strict de respect des règles de l art et la prise en compte de la criticité des équipements pour les causes internes et externes (modération des concentrations de contrainte, surépaisseurs pour la corrosion, étude en fatigue si nécessaire, choix des protections anticorrosion et des solutions à pare-chocs, ) - et de parfaitement étudier les solutions de marche dégradée (système de manœuvre de secours, redondance des équipements générateurs, groupe électrogènes, ) COMMENTAIRES DONNEES DE SYNTHESE POINTS CARACTERISTIQUES En ce qui concerne les écluses de franchissement de haute chute, on remarque tout d abord que la hauteur est justement limitée. On rappelle qu aujourd hui, on trouve des écluses en 185 m x 12 pour des chutes jusqu à 25 m, et que dans le cadre du projet Seine Nord Europe, un modèle réduit a été réalisé pour explorer la faisabilité dans le cas d une chute de 30 m. Cependant, on atteint les limites techniques et économiques pour les écluses car : - Le problème de la consommation d eau par l ouvrage ne peut être totalement résolu. Certes, l utilisation de cinq bassins d épargne permet d économiser jusqu à 70% du volume de l éclusée, mais c est aux prix d une infrastructure de génie civil aussi conséquente que l écluse elle-même, et en intégrant aussi des aqueducs et des vannages complexes et de grandes dimensions, doublant le coût de l écluse seule ; - Les 30% restant, soit presque 10 m d eau en hauteur ( m³), nécessitent encore l implantation d une station de pompage de relevé des volumes éclusés conséquente, avec les charges énergétiques et les frais d exploitation et, d entretien y afférant. - Le volume transféré représente toujours 100% du volume de l éclusée, alors, les conditions de débits, et l impérieuse nécessité de limiter les remous dans le sas et dans les bassins impose de limiter les vitesses de transfert d eau 13/52

269 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU - Tout cela risque, pour ne pas pénaliser le rythme des bassinées, de maximiser les dimensions des aqueducs et des vannes, et impose de retenir les solutions de distribution dans le sas les plus coûteuses (radier perforé) BESOINS IDENTIFIES EN ETUDES COMPLEMENTAIRES Les besoins identifiés en études complémentaires et/ou études de faisabilité, de la solution globale et/ou de certaines technologies nécessaires sont les suivants : - Une étude approfondie des performances en fiabilité, et des contraintes d entretien et de maintenance, avec à la clé des garanties et des confirmations sur les résultats attendus de disponibilité des ouvrages. En effet, il est peut être judicieux de prévoir des doublements de portes ou des stocks d échange standards pour palier les avaries dans des délais courts en cas d ouvrage unique ; - La possibilité de doubler les écluses, et dans cas, d avoir une étude déterminant l échéance probable de ce doublement, les surcoûts à prévoir, et les travaux à envisager dès le premier ouvrage pour minimiser le surcoût global ; - Le potentiel d économie que peut amener un doublement par un ouvrage de plus faible capacité ; 14/52

270 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Chapitre 3 ANALYSE DU COUT D INVESTISSEMENT DES ASCENSEURS A BATEAUX D après les recherches qui ont été menées, la mise en service du premier ascenseur à bateaux remonte à Cet ascenseur très particulier appelé Caisson lock ressemblait plus à un sous-marin qu à un ascenseur tel qu il pourrait être imaginé aujourd hui. Le bateau, introduit à l amont à l intérieur d un caisson étanche, était «coulé» dans le «sas». Arrivée au fond, en ouvrant la porte aval, le caisson était naturellement plaqué contre l ouverture, réalisant ainsi l étanchéité. Dès lors le caisson pouvait être ouvert et le bateau pouvait ressortir à l aval. Dans un passé beaucoup plus proche, la recherche a permis d identifier une trentaine d ascenseur à bateaux construit entre 1875 et aujourd hui, certains étant encore en construction. Ces ouvrages peuvent être classés en trois catégories principales : - Ascenseurs à bateaux verticaux Les bateaux sont élevés verticalement dans un bac rempli d eau. Cette catégorie représente environ 60% des ascenseurs existants. Dans cette catégorie, le bac est généralement équilibré par un autre bac ou par un contrepoids ou encore par des flotteurs disposés sous le bac. Cependant, le type le moins fréquent est celui à flotteurs. Le type à presses hydrauliques nécessite quand à lui un deuxième bac non indépendant. On retiendra donc le type à contrepoids comme base pour l étude. - Ascenseurs à bateaux longitudinaux Les bateaux sont élevés dans un bac rempli d eau sur une pente, suivant l axe longitudinal des bateaux. Cette catégorie représente environ 20% des ascenseurs existants. Le bac est équilibré par un contrepoids, la pente est de l ordre de 5%. - Ascenseurs à bateaux transversaux Les bateaux sont élevés dans un bac rempli d eau sur une pente suivant l axe transversal des bateaux. Cette catégorie représente environ 10% des ascenseurs existants. Le bac est équilibré par un contrepoids, la pente est comprise entre 25 et 40%. En complément, deux autres types d ascenseurs moins courants peuvent être distingués : - Ascenseurs à bateaux à sec, type élévateurs, - Pente d eau (le bateau et un coin d eau sont «poussés» par un bouclier dans un canal incliné) Les deux derniers types d ascenseurs ne seront pas décris de manière détaillée étant donné leur caractère singulier, souvent une réponse originale à des contraintes locales. Par exemple, l ascenseur à bateaux à sec de «Big Chute» a été imposé par la volonté de séparer les écosystèmes amont et aval (pas de transfert d eau). D autre part, les ascenseurs à bateaux du type «pente d eau» nous semble peu pertinent en terme de faisabilité pour le grand gabarit et pour la disponibilité de l ouvrage. Le nombre d ouvrage réalisé, deux au total, reflète en partie le faible intérêt de ce type de solution. 15/52

271 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Tableaux des réalisations historiques Nom Mise en service Hauteur de chute Lieu 1 Anderton m Grande Bretagne Type Longueur bac Largeur bac Presse hydraulique transformé en 1907 en funiculaire à 2 bacs m 4.70 m Plan incliné longitudinal (1/12) avec 2 Georgetown m USA contrepoids. Initialement transport dans un bac plein d'eau puis dans un bac à moitié rempli d'eau m 5.10 m 3 Les Fontinettes m France Presse hydraulique m 5.60 m La Louvière (ascenseur 4 N 1) m Belgique Presse hydraulique m 5.30 m 5 Meaux m France Plan incliné longitudinal (1/25) sans contrepoids d'équilibrage. Transport à sec m 3.30 m 6 Henrichenburg (ancien) à 16 m Allemagne Flotteurs sous bac rempli d'eau m 8.60 m 7 Foxton m Grande Plan incliné transversal avec bacs Bretagne jumelés (1/4), bac rempli d'eau m 4.60 m 8 Peterborough m Canada Presse hydraulique m m 9 Kirkfield m Canada Presse hydraulique m m 10 Houdeng-Aimeries (ascenseur N 2) m Belgique Presse hydraulique m 5.80 m Bracquegnies (ascenseur 11 N 3) m Belgique Presse hydraulique m 5.80 m 12 Thieu (ascenseur N 4) m Belgique Presse hydraulique m 5.80 m 13 Niederfinow m Allemagne Funiculaire à un bac rempli d'eau m m 14 Rothensee m Allemagne Flotteurs sous bac rempli d'eau m m 15 Henrichenburg (nouveau) à 14.5 m Allemagne Flotteurs sous bac rempli d'eau m m Plan incliné longitudinal à 2 bacs 16 Ronquières m Belgique indépendants, équilibrés chacun par un contrepoids (1/20), bac rempli m m d'eau 17 Arzviller m France Plan incliné transversal à 1bac rempli d'eau (1/2.5) m 5.20 m 18 Barrage de Danjiangkou m Chine Ascenseur vertical à sec m m 19 Barrage de Danjiangkou m Chine Plan incliné longitudinal à sec (1/7) m m 20 Montech m France Pente d'eau (1/33), les dimensions indiqués sont celles du coin d'eau m 6.00 m 21 Luneburg / Scharnebeck m Ascenseur funiculaire avec 2 bacs Allemagne indépendant remplis d'eau m m 22 Big chute m Canada Elévateur à sec sur rail, pente positive et négative m 8.00 m 23 Fonserannes m France Pente d'eau (1/20), les dimensions indiqués sont celles du coin d'eau m 6.00 m 24 Krasnojarsk m URSS Plan incliné longitudinal avec un bac automoteur non équilibré m m 25 Falkirk m Ecosse Ascenseur à double bac, élévation par rotation d'un bras 26 Strepy-Thieu m Belgique Funiculaire à deux bacs remplis d'eau indépendants m m 27 Barrage des Trois gorges m Chine m m 28 Yantan???? m m 29 Djerdap???? m m 30 Barrage de Longtan m Chine Ascenseur vertical (?) m m 31 Barrage de Geheyan?? Chine??? Nota : Les éléments présentés dans ce tableau proviennent de sources différentes tels que le réseau Internet, le Stall Wasser Bau, et des documents anciens sur les ouvrages de navigation. Le manque de recoupement ne permet pas de vérifier la fiabilité de ces sources, reportées ici à titre d information. Dans tous les projets réalisés, il est important de souligner l importance de la corrélation entre site et ouvrage pour la construction d un ascenseur à bateaux. 16/52

272 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Le bilan technico-économique d un ouvrage est intiment lié aux contraintes géographiques, géologiques et de tracé. Ainsi l orientation vers une solution particulière passe par une analyse fine de l ensemble des paramètres contextuels. Quelque soit la solution mise en œuvre, une attention particulière doit être apportée au traitement des effets de carène liquide (masse d eau dont la surface libre peu osciller librement sous l effet d accélération latérale) qui peuvent engendrer des efforts supplémentaires importants sur les structures et les mécanismes (bac, motorisation, ancrages, ) et sur le bateau (amarrage, chocs, sécurité ). Ces considérations sont à prendre en compte particulièrement pour les solutions du type ascenseurs à bateaux longitudinaux et, dans une moindre mesure, les ascenseurs à bateaux transversaux. Dans les études menées sur la liaison à Grand Gabarit Moselle/Saône de 1970, on peut trouver des documents faisant référence à des solutions envisagées de franchissement du type ascenseur et plans inclinés transversaux et longitudinaux. Les chapitres suivants décrivent de manière plus détaillée chaque principe d ascenseur à bateaux pour les principales catégories cité ci-dessus. Cette description s appuie sur des ouvrages existants, sur lesquels des données techniques précises sont disponibles. Pour chaque catégorie l ouvrage pris en considération comme référence est parmi les plus récents. 17/52

273 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 3.1. ASCENSEUR A BATEAUX VERTICAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS SITUATION ET ETAT DE L ART La réalisation (et la finalisation récente) de l ascenseur de Strépy-Thieu a montré la faisabilité d un ascenseur vertical à grand gabarit : 12 m, ici cependant limité à 112 m utiles en longueur. Il permet de racheter une hauteur de chute de 73 m. En conséquence des retards accumulés du chantier pour des raisons administratives et externes (Sollicitations sismiques revues en cours de projet suite au tremblement de terre de 1984), et dans une moindre mesure des développements nécessaires à la réalisation, le projet a coûté nettement plus cher que prévu. On citera également la réalisation d un ascenseur à bateaux de grande dimension également, en cours au barrage des trois gorges en Chine (120 x 18 m, chute 113 m). Pour ce site, pour lequel les informations sont assez difficiles à obtenir, on peut considérer que la réduction d un tiers en largeur peut être comparée à l augmentation d un tiers en longueur correspondant à la solution souhaitée, de sorte que les charges en jeu sont sensiblement équivalentes. Schéma en plan et en élévation de l ascenseur vertical de Strépy-Thieu 18/52

274 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Vue en plan et en élévation de l ascenseur vertical de Strépy-Thieu DONNEES DE BASE Les données technique de bases sont extrapolées des résultats issus de la conception, de l expérimentation et depuis 5 ans, de l exploitation de l ouvrage de Strépy-Thieu, dont le principe peut être reproduit pour une longueur de 195 m en allongeant la solution à 112 m. Cette allongement ne change pas les principes de base et n ajoute pas de réelle complexité à la solution existante. L analyse de coûts proposée est basée sur les ratios de coûts proposés pour le chiffrage des écluses à grand gabarit dans le dossier du CETMEF, normalement actualisé. Par ailleurs, en ce qui concerne la motorisation, on tient pour référence ceux de Strépy Thieu, et on peut également faire référence aux treuils de levage du 6 ème Franchissement de la Seine à Rouen, sur une base de conception établie par ARCADIS/EURODIM/Virlogeux/Zublena et aujourd hui réalisé par Eiffel, qui démontre la faisabilité technique des solutions à treuils de manœuvre (câbles Ø 72 mm) et contrepoids d équilibrage (câbles Ø 85 mm) pour les très grandes charges mobiles. 19/52

275 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU DESCRIPTION SOMMAIRE DE LA SOLUTION La solution retenue correspond à : - La mise en œuvre d un bac élévateur en construction mécano-soudée de 12,5 x 195 m à caissons, avec un niveau d eau compris entre 4,00 et 4,20 m ; - Un dispositif de calage variable permet de limiter la variation de niveau d eau dans le bac à 20 cm et d optimiser l installation, afin d ajuster au mieux l équilibrage et par là la consommation électrique ; - Un dispositif d équilibrage, prépondérant, réalisé par des contrepoids reliés au bac par des câbles de Ø85 mm (durée de service = 20 ans), avec des poulies de renvoi de 5,0 m de diamètre, montées sur roulement (pour un meilleur rendement) ; - Un mécanisme de manœuvre basé sur la motorisation par des treuils à câbles (Ø72 mm), tractant le bac à 4,00 mètres par minute ; - Les avant-ports sont conservés à l identique de l écluse ; - L accès au bac depuis l amont s effectue par un pont-canal en béton armé ; - L isolement des biefs amont et aval et la fermeture du bac sont assurés par des portes levantes de 12,5 x 5 m ; équipée de pare chocs dans les deux directions ; Commentaires sur les mécanismes : Pour l installation décrite ci avant, le nombre de treuils nécessaire est de 10 unités (deux câbles Ø72 mm par treuils, avec un coefficient de sécurité de 9 à la rupture). Nota : Un surplus de treuils est nécessaire et pris en compte pour assurer une bonne disponibilité et faciliter la programmation et la mise en œuvre des opérations de maintenance sur les treuils (sans arrêt d exploitation). Par exemple, pour un ascenseur de 25 m, on aurait besoin d installer 10 treuils (si on prend en compte le rendement des poulies). L énergie mécanique maximale que l installation pourrait alors fournir au niveau des câbles de traction est alors de 20 * N / 9 * 25 m = 247,7 MJ. 20/52

276 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU SYNTHESE SUR LES ESTIMATIONS Tableau de synthèse composition et coûts d investissement pour l ascenseur vertical de hauteur de chute 35 m à 1 bac 21/52

277 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Tableau de synthèse composition et coûts d investissement pour l ascenseur vertical de hauteur de chute 75 m à 1 bac 22/52

278 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Tableau de synthèse composition et coûts d exploitation et d entretien pour l ascenseur vertical de hauteur de chute 35 m à 1 bac Tableau de synthèse composition et coûts d exploitation et d entretien pour l ascenseur vertical de hauteur de chute 75 m à 1 bac 23/52

279 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU COMMENTAIRES DONNEES DE SYNTHESE POINTS CARACTERISTIQUES Les caractéristiques essentielles des ascenseurs à bateaux, tels Strépy-Thieu implanté chez nos voisins belges, sont d abords les suivantes : - L ouvrage représente un coût d investissement important, bien que pas obligatoirement plus élevé qu une écluse à bassins d épargne et station de pompage. De plus, l édifice reste imposant, de par son implantation dans le paysage, avec un aspect psychologique beaucoup plus marquant de l investissement (une écluse paraît à tort plus écologique et naturellement plus intégrée). - Les mouvements de terres sont souvent importants, avec des excédents non négligeables, et l implantation, même si elle est retenue dans un contexte favorable d accident de dénivelée du terrain naturel, nécessite le plus souvent un pont canal à l entrée supérieure ; - L ouvrage s articule aussi autour d un équipement de levage, ce qui impose le respect de normes contraignantes pour la sécurité et notamment la protection contre les risques de chutes. En outre, cet aspect équipements techniques complexes génère une charge d entretien très lourde et sans commune mesure avec l écluse, - Les contraintes d entretiens et de sécurité sont fortes, notamment pour la mécanique, la motorisation, et les principes à câbles (qui sont toujours coûteux en surveillance et en remplacement préventif), mais il ne faut pas négliger l aspect surveillance et entretien génie civil, tant au niveau des fondations que des structures érigées ; - Un avantage qui peut être déterminant par rapport aux autres principes à élévateurs est le sens du mouvement, qui, dans le sens de la gravité, ne génère pas, même en cas d arrêt d urgence, de mouvement de carène liquide ; - Par ailleurs, on notera que ce système est adapté aux accidents de terrain francs, avec une attaque frontalement de l obstacle à franchir ; - Un avantage déterminant sur le dimensionnement des appareils de levage tient au fait que le bac vertical peut aisément s adapter au niveau d eau des biefs dans une plage importante, pour peut qu on l ait prévu à la conception des portes d isolement BESOINS IDENTIFIES EN ETUDES COMPLEMENTAIRES Les évaluations qui conduisent aux conclusions présentées sur les ascenseurs à bateaux verticaux proviennent d une étude basée sur des données issues d ouvrages existants, qui a permis d imaginer une solution technique limitant les risques dus à l apparente nouveauté d un tel ouvrage. L ouvrage de Strépy-Thieu constitue un point de référence, très proche de ce qui est envisagé, l allongement du bac ne représentant pas un saut technologique. 24/52

280 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Par contre, les problématiques de synchronisation, fondamentales pour ce type d ouvrage et garant de la sécurité, pourrait être une limitation à l extension en longueur du bac. Cette difficulté peut néanmoins être contournée en se ramenant à une architecture mécanique du type de celle de Strépy-Thieu (bac renforcé, regroupement des câbles en nappe et équilibrage hydraulique). La comparaison reste à faire. D autre part, les estimations budgétaires sont basées sur des projets qu EURODIM a eu à traiter. Plus particulièrement, le sixième franchissement de la Seine à Rouen, en fin de réalisation aujourd hui, a fourni des données concrètes en adéquation avec les problématiques posées. Cet ouvrage, par sa dimension et par les efforts mis en jeu dans les mécanismes (systèmes de treuils et de câbles) permet d avoir une référence économique récente et pleinement en accord avec les spécificités des mécanismes d un ascenseur à bateaux. Les besoins identifiés en études complémentaires et/ou études de faisabilité, de la solution globale et/ou de certaines technologies nécessaires sont les suivants : - Mécanismes - Etude approfondie de la synchronisation de la motorisation et bases comparatives, - Etude approfondie de la motorisation et de l équilibrage du bac en fonctionnement normal, dégradé et en maintenance, en faisant l hypothèse d une indisponibilité partielle des mécanismes et des contrepoids, notamment pour le changement des câbles, - Étude détaillée de la disponibilité des ouvrages type ascenseur, surtout en cas d ouvrage unique, en tenant compte des solutions opportunes de doublement des équipements sensibles, de protection contre les actions externes et des redondances internes naturelles (doublement des commandes, pare chocs, multiplicité des organes de manœuvre et d équilibrage), - Génie civil - Étude approfondie du génie civil pour un site donné en correspondance avec les tracés pris pour hypothèse de la liaison Saône-Moselle, - Étude comparative des paramètres d optimisations des mouvements de terre pour un tel ouvrage et bilan approfondi des déblais et remblais en fonction d hypothèses d implantations précises, 25/52

281 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 3.2. ASCENSEUR A BATEAUX A PLAN INCLINE LONGITUDINAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS SITUATION ET ETAT DE L ART L ascenseur à bateaux à plan incliné longitudinal le plus récent et toujours en exploitation depuis 1968 est situé sur le canal Charleroi-Bruxelles, en Belgique, il s agit du plan incliné de Ronquières. Nous pouvons également citer le plan incliné longitudinal automoteur de Krasnoyarsk en Russie qui semble être toujours en activité (cas particulier de fonctionnement, sans eau pour les grands convois, et avec de l eau pour les plus petites embarcations). Schéma en élévation de l élévateur à plan incliné longitudinal de Ronquières DONNEES DE BASE Le plan incliné de Ronquières permet de racheter une hauteur de chute de 67,5 m. Les deux bacs, indépendant, ont une longueur de 90 m et une largeur de 12 m. Ils sont tractés par un système de treuils et de câbles, équilibré chacun par un contrepoids. Il peut être imaginé, selon les mêmes dispositions, un ascenseur à bateaux dont le bac aurait une longueur de 195 m et une largeur de 12,5 m. Néanmoins une attention particulière doit être apportée au traitement des problèmes de carène liquide (Cf. page 18). En effet en augmentant notablement la longueur du bac, ce phénomène pourrait être amplifié. Par ailleurs, sur la base d une pente de l ordre de 5% et en considérant un bac supporté selon le même principe ceux du plan incliné de Ronquières, la hauteur du support du bac évoluera de 5 m à 15 m (contre une évolution à Ronquières de 5 m à 10 m pour un bac de 90 m de long). Cela induit une structure support du bac beaucoup plus importante dont la charge devra être reprise par le génie civil. La stabilité latérale de la partie la plus haute devra aussi être analysée finement, à moins que l on répartisse la structure autour d un point central en repoussant les galets latéralement. 26/52

282 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Il est à noter que contrairement à tous les autres ouvrages de franchissement, le plan incliné longitudinal permet de racheter la hauteur de chute tout en effectuant un trajet utile, du fait de sa faible pente. De plus, la vitesse de progression du bac contenant le bateau peut être supérieure à celle à laquelle le bateau progresserait entre deux ouvrage de franchissement du type écluse (c est le cas à Ronquières où la vitesse de progression du bac est d environ 4 km/h alors que la vitesse maximale autorisée dans un bief entre deux écluses rapprochées peut être prise égale à 2 km/h) DESCRIPTION SOMMAIRE DE LA SOLUTION La solution retenue comme base comparative correspond à : - La mise en œuvre d un bac élévateur en construction mécano-soudée de 12,5 x 195 m à caissons, avec un niveau d eau compris entre 4,00 et 4,20 m. La structure support du bac est en «coin» pour compenser la pente de 5% du plan incliné. L extrémité la plus fine aura une hauteur de 5 à 6 m, l extrémité opposée aura une hauteur de 15 à 16 m ; - Le bac est supporté par des galets qui roulent sur des rails, disposés de chaque coté du bac ; - Un dispositif d équilibrage réalisé par un contrepoids reliés au bac par 15 câbles de Ø85 mm (durée de service = 20 ans), avec des poulies motrices de 5,0 m de diamètre, montées sur roulement (pour un meilleur rendement) ; - Les avant-ports sont conservés à l identique de l écluse ; - L accès au bac depuis l amont peut s effectuer par un pont-canal en béton armé selon la configuration du terrain (c est le cas à Ronquières) mais ne s avère pas systématiquement nécessaire et reste de hauteur limitée ; - L isolement des biefs amont et aval et la fermeture du bac sont assurés par des portes levantes de 12,5 x 5 m ; équipée de pare chocs dans les deux directions ; COMMENTAIRES DONNEES DE SYNTHESE POINTS CARACTERISTIQUES Les caractéristiques essentielles des plans inclinés longitudinaux à bateaux, tels Ronquières implanté en Belgique, sont d abords les suivantes : - On retrouve ici la contrainte d investissement, bien que très différemment réparti : la puissance de traction est différente, par l action de la pente, faible, mais le génie civil est très étendu, d autant plus que la hauteur franchie est élevée (jusqu à 1800 m de course pour 90 m de dénivelée et 5% de pente, pour rappel Ronquières a une course de 1432 m bac compris pour une hauteur de chute de 67.5 m) ; - A contrario, le génie civil ne nécessite pas des dispositions d ancrage («antidérapage» sur le terrain) sérieuses comme les plans inclinés à bac transversal, et l impact paysager est le moins marqué des trois types d élévateurs. Les mouvements de terre sont réduits si on prend soin de retenir une zone d implantation où le terrain naturel présente une pente moyenne proche de celle recherchée ; - La longueur «morte» est par contre ici très importante, d autant plus que la hauteur de franchissement est faible, puisqu elle représente la longueur du bac. Par exemple, pour une pente de 5% et une hauteur franchie de 30 m, le plan incliné fait 600 m pour un bac de 200 m, la proportion est considérable. 27/52

283 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU BESOINS IDENTIFIES EN ETUDES COMPLEMENTAIRES Le plan incliné de Ronquières constitue une référence très utile qui permet d avoir un retour d expérience sur l installation et l exploitation de ce type d ouvrage sur une période importante. Une analyse technique détaillée de l ouvrage peut apporter des informations de premières importances tant au niveau mécanismes qu au niveau du génie civil. Le doublement de la longueur du bac ne semble pas problématique du point de vue de sa structure. Par contre étant donné sa longueur et la faible pente nécessaire à ce type d ouvrage, il semble qu une hauteur de chute minimale soit nécessaire pour déplacer le bac sur une longueur raisonnable et «rentabiliser» les structures. Sur ce type d architecture, les mécanismes peuvent être estimés suffisamment précisément pour définir une enveloppe budgétaire, en extrapolant les données disponibles, qu elles soient historiques ou actuelles. Par contre la structure support du bac ainsi que le système de rails et de galets sur lesquels le bac repose doivent faire l objet d une estimation plus approfondie pour en estimer le coût. Néanmoins, ces équipements classiques de structures et de mécanismes ne posent a priori pas de problème de faisabilité. Commune à toutes les solutions dont le sens de déplacement du bac n est pas colinéaire à la gravité, la problématique des carènes liquides doit faire l objet d une étude spécifique. Que ce soit lorsque le bateau pénètre à l intérieur du bac ou lorsque le bac accélère ou décélère il est primordial d analyser les risques inhérents à la mise en œuvre d un bac de longueur supérieure. Par ailleurs les problématiques de dilatations doivent être étudiées afin d en valider la faisabilité. Celle du bac sous l effet des variations de température ne semble pas critique et pourrait être facilement compensé par le système d étanchéité à chacune des ses extrémités. Par contre celle des rails pourrait poser un problème en fonction du mode de liaison avec le génie civil. Les besoins identifiés en études complémentaires et/ou études de faisabilité, de la solution globale et/ou de certaines technologies nécessaires sont les suivants : - Mécanismes Analyse technique du plan incliné de Ronquières Définition de la structure support du bac Définition des mécanismes qui supportent le bac Problématique de carène liquide Dilatations différentielles - Génie civil Analyse technique du plan incliné de Ronquières Estimation approfondie du génie civil pour un site donné Bilan approfondi des déblais et remblais en fonction d hypothèses d implantations 28/52

284 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 3.3. ASCENSEUR A BATEAUX A PLAN INCLINE LATERAL A TREUILS A CABLES ET CONTREPOIDS SITUATION ET ETAT DE L ART C est en 1969 qu est mis en service le plan incliné transversal de Saint Louis Arzviller. Il permet de remplacer 17 écluses et rachète une hauteur de chute de 44.5 m. Le plan incliné est toujours en activité malgré des arrêts prolongés subits ces dernières années. Il est a priori le seul exemple de plan incliné transversal encore en activité. Vue en perspective du plan incliné transversal d Arzviller DONNEES DE BASE Le plan incliné transversal d Arzviller est installé sur un «accident» de terrain avec une forte pente (41 %) qui lui permet de franchir l obstacle en minimisant la longueur du génie civil sur lequel le bac se déplace. Une adaptation de ce principe au grand gabarit représente un saut technique important. En effet les dimensions utiles du bac d Arzviller (41 m x 5.2 m) doivent être augmentées jusqu à 195 m en longueur et 12.5 m en largeur, et la profondeur augmentée de 50%, soit une majoration en volume de l ordre de 20 fois (5*2.5*1.5). Même si la plus forte augmentation des dimensions est suivant longueur du bac, la plus critique pourrait être celle suivant la largeur, celle suivant le sens du 29/52

285 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU mouvement. Dans ce type d ouvrage, les mouvements de carènes liquides sont aussi à aborder avec beaucoup de précautions. Le maintien en équilibre et la stabilité dans le temps de l ensemble de l ouvrage passe par un ancrage et une surveillance constante de ce dernier pour éviter tout glissement. Ceci est d autant plus vrai pour une forte pente telle que celle du plan incliné d Arzviller DESCRIPTION SOMMAIRE DE LA SOLUTION La solution retenue pour base de comparaisons correspond à : - La mise en œuvre d un bac élévateur en construction mécano-soudée de 12,5 x 195 m à caissons, avec un niveau d eau compris entre 4,00 et 4,20 m. La structure support du bac est en «coin» pour compenser la pente de 40% du plan incliné ; - Le bac est supporté par des galets qui roulent sur des rails, disposés perpendiculairement à l axe longitudinal du bac ; - Un dispositif d équilibrage réalisé par un contrepoids reliés au bac par 110 câbles de Ø85 mm (durée de service = 20 ans), avec des poulies motrices de 5,0 m de diamètre, montées sur roulement (pour un meilleur rendement). Certaine poulies sont motrices pour déplacer le bac ; - Les avant-ports sont conservés à l identique de l écluse ; - L accès au bac depuis l amont peut s effectuer par un canal à flan de colline suivant la configuration du terrain (c est le cas à Arzviller) ; - L isolement des biefs amont et aval et la fermeture du bac sont assurés par des portes levantes de 12,5 x 5 m ; équipée de pare chocs dans les deux directions ; COMMENTAIRES DONNEES DE SYNTHESE POINTS CARACTERISTIQUES La principale caractéristique de cette solution est le manque de retour d expérience réellement positif et comparable à l ouvrage ici imaginé. Les dimensions sont considérablement plus importantes, et notamment, l étude des conditions d implantation et d ancrages dans la pente, constituent à elles seules un vrai défi technique. D ailleurs, on notera que ce type d ouvrage est au final peu répandu, même au travers de l approche historique (pas plus fréquent que les pentes d eau). On retiendra cependant, en dehors de ces considérations, que le système est adapté aux fortes pentes (40%), avec un tracé qui «saute» transversalement les lignes de niveaux. Le temps de transfert transversal ne peut cependant être pris pour un gain immédiat sur le temps de trajet (dépend de la direction du tracé par rapport à la pente). Cette solution, intermédiaire entre l ascenseur vertical et le plan incliné longitudinal, du fait de son insertion dans une pente marquée, permet une relative adaptation au niveau d eau des biefs, avec des contraintes techniques cependant plus marqué que dans le cas vertical. 30/52

286 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU BESOINS IDENTIFIES EN ETUDES COMPLEMENTAIRES On notera d abords que les extrapolations techniques et financière ici présentées sont très incertaines et que le seul but poursuivi, dans le strict cadre de cette étude, est de mettre en lumière les éléments de comparaisons intéressant au titre de l évaluation d une solution opportune. Le plan incliné transversal d Arzviller apparait comme un modèle réduit de celui qui est imaginé pour le grand gabarit. De ce fait, les problématiques rencontrées sur le grand ouvrage projeté seront très probablement différentes de celles de l ouvrage d Arzviller jusqu à aujourd hui. La longueur du bac impose une structure et un système d appuis a priori beaucoup plus dense, pour limiter la taille de la structure support et celle du bac. Pour ce système aussi, la problématique des carènes liquides doit faire l objet d une étude spécifique. Lorsque le bateau pénètre à l intérieur du bac il est primordial d analyser les risques inhérents à la mise en œuvre d un bac de longueur supérieure. De la même manière, le sens de déplacement du bac n étant pas colinéaire à la gravité, et une étude détaillée de l effet de la carène liquide doit être menée pendant les phases d accélération ou de décélération. Cette solution est aussi très sensible au site d implantation. En effet quelques soient les données géologiques du site, l ouvrage de génie civil devra assurer durablement la stabilité du système. Par ailleurs la gestion des dilatations est, pour ce système, un point particulièrement délicat à traiter pour assurer la pérennité de l ouvrage. Contrairement au plan incliné longitudinal, la plus grande dimension du bac n est pas orientée dans le sens du déplacement. Il est donc nécessaire d avoir un système adéquat au niveau de tous les appuis qui gère les dilatations longitudinales du bac. Ce système est à concevoir entièrement. Les besoins identifiés en études complémentaires et/ou études de faisabilité, de la solution globale et/ou de certaines technologies nécessaires sont les suivants : - Mécanismes - Étude des dilatations du bac et des solutions d appuis/supports, - Analyse technique approfondie du plan incliné de d Arzviller, - Définition de la structure support du bac, - Définition des mécanismes de manœuvre du bac, - Problématique de la carène liquide. - Génie civil - Étude de l influence du site sur le génie civil, - Analyse technique approfondie du plan incliné de d Arzviller, - Définition réaliste des solutions de génie civil pour un site donné, - Bilan approfondi des déblais et remblais en fonction d hypothèses d implantations réalistes en correspondance avec Saône Moselle. On peut conclure que cette solution présente beaucoup de points techniques délicats à approfondir. 31/52

287 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Chapitre 4 DIVERS ELEMENTS COMPARATIFS 4.1. TEMPS DE FRANCHISSEMENT Afin de pouvoir comparer quantitativement et sur la même base les temps de franchissement pour chacun des ouvrages décrits dans les chapitres précédents, il a été analysé un franchissement qui comprend un bief de 2 km de long, en considérant trois hauteurs de chute. L analyse a été basée sur les vitesses de translation des ouvrages existants déjà pris pour référence précédemment pour déterminer les temps de montée. Pour l écluse, il a été considéré un temps d entrée de 6 minutes et un temps de sortie de 6 minutes. Le temps de franchissement est de 15 minutes. Il a été considéré un temps d attente équivalent à la somme des temps d entrée, de sortie et de franchissement soit 27 minutes HAUTEUR DE CHUTE DE 30 M Les schémas présentés ci-dessous indiquent, pour chaque type d ouvrage, les temps nécessaires pour franchir un bief de 2 km de long avec une hauteur de chute de 30 m. Ecluse hauteur de chute de 30 m Ascenseur à bateaux vertical hauteur de chute de 30 m 32/52

288 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Plan incliné longitudinal hauteur de chute de 30 m Plan incliné transversal hauteur de chute de 30 m Type d ouvrage Trajet Attente Entrée Montée Sortie Total Écluse 21 36s h 16 min Ascenseur vertical Plan incliné longitudinal Plan incliné transversal 21 36s 16 30s s 7 0 h 55 min 14 24s s 7 1 h 02 min 21 36s 16 15s s 7 0 h 54 min Conclusion : avantage aux plans inclinés longitudinal et transversal HAUTEUR DE CHUTE DE 60 M Les schémas présentés ci-dessous indiquent, pour chaque type d ouvrage, les temps nécessaires pour franchir un bief de 2 km de long avec une hauteur de chute de 60 m. 33/52

289 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Ecluse hauteur de chute de 60 m Ascenseur à bateaux vertical hauteur de chute de 60 m Plan incliné longitudinal hauteur de chute de 60 m 34/52

290 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Plan incliné transversal hauteur de chute de 60 m Type d ouvrage Trajet Attente Entrée Montée Sortie Total Écluse 9 36s h 55 min Ascenseur vertical Plan incliné longitudinal Plan incliné transversal 21 36s h 00 min 7 12s h 15 min 21 36s 18 30s s 7 0 h 58 min Conclusion : avantage au plan incliné transversal et à l ascenseur vertical HAUTEUR DE CHUTE DE 90 M Les schémas présentés ci-dessous indiquent, pour chaque type d ouvrage, les temps nécessaires pour franchir un bief de 2 km de long avec une hauteur de chute de 90 m. 35/52

291 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Ecluse hauteur de chute de 90 m Ascenseur à bateaux (vertical) hauteur de chute de 90 m 36/52

292 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Plan incliné longitudinal hauteur de chute de 90 m Plan incliné transversal hauteur de chute de 90 m Type d ouvrage Trajet Attente Entrée Montée Sortie Total Écluse 5 36s h 22 min Ascenseur vertical Plan incliné longitudinal Plan incliné transversal 21 36s 21 30s s 7 1h 05 min h 28 min 21 36s 20 45s s 7 1 h 03 min Conclusion : avantage au plan incliné transversal et à l ascenseur vertical. 37/52

293 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU RECAPITULATIF Type d ouvrage Hauteur de chute 30 m 60 m 90 m Ecluse 1 h 16 min 1 h 55 min 2 h 22 min Ascenseur vertical Plan incliné longitudinal Plan incliné transversal 0 h 55 min 1 h 00 min 1h 05 min 0 h 55 min 1 h 15 min 1 h 28 min 0 h 54 min 0 h 58 min 1 h 03 min Evolution du temps de franchissement Temps de franchissement (min) Hauteur de chute (m) Ecluse Ascenseur vertical Ascenceur longitudinal Ascenceur transversal Graphique de l évolution du temps de franchissement suivant l ouvrage En conclusion, plus la hauteur de chute est importante plus l avantage en terme de temps de transfert des bateaux va aux ascenseurs. Il apparaît que le plan incliné longitudinal est légèrement en retrait par rapport à l ascenseur vertical et plan incliné transversal. Cela peut être expliqué par un temps de montée plus important, qui, bien que compensé par le trajet effectué, induit un temps d attente tout aussi important, étant donné que l ascenseur doit parcourir une distance plus longue. Ces estimations sont à prendre avec précaution puisqu elles sont très dépendantes de la configuration choisie (ici, un bief de 2 km). Ce type de comparaison, pour être pertinente, doit prendre en compte l ensemble du canal ou pour le moins une portion représentative autour du franchissement. 38/52

294 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 4.2. TRAFIC À SATURATION ET LES CAPACITÉS DES OUVRAGES DE FRANCHISSEMENT Le calcul du temps de franchissement présenté par ouvrage montrait un avantage aux ascenseurs, notamment en ce qui concerne le temps d attente. Le temps d attente a été pris, en première approche et en moyenne, égal au temps d un demi-cycle, car le bateau peut arriver sur l ouvrage de franchissement près à l accueillir, auquel cas il n y a pas d attente, ou bien, au contraire, se trouver juste derrière le bateau précédent, qui passe, et attendre un cycle entier. Cependant, ce calcul n est valable que lorsque le trafic se trouve loin de la saturation. Si au contraire, on s en rapproche, ce dans les deux sens, alors, l efficacité de l ouvrage en termes de capacité de transit, à savoir le temps minimum entre deux bateaux, est équivalente à un demi-cycle. Cela se traduit par les temps et les débits indiqués dans le tableau suivant, sur la base des mêmes hypothèses que précédemment dans l étude proposée. Ouvrage Temps minimum à saturation entre deux bateaux Débit maximum à saturation Échelle d écluses 3 x 30 m Ascenseur vertical 90 m Plan incliné longitudinal 5% x 90m Plan incliné transversal 40% x 90m 27 min/bateau 22 min/bateau 44 min/bateau 22 min/bateau 2.2 bateau/heure 2.7 bateau/ heure 1.4 bateau/ heure 2.7 bateau/ heure On remarque ici que l avantage reste aux ascenseurs verticaux et transversaux, devant les écluses, les élévateurs longitudinaux arrivants en dernier (uniquement dans le cas des 90 m de franchissement, égalité pour 60 m, et réduit à 22 min pour 45 m). Capacités des ouvrages de franchissement alternatifs type élévateurs à bateaux Le cahier des charges de l étude d opportunité de la liaison Saône Moselle fait état d un dimensionnement du projet pour un trafic estimé à 15 Mt annuelles. 39/52

295 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Par un rapprochement entre ce chiffre et les attentes pour les écluses du projet Seine Nord Europe, les contraintes correspondantes peuvent être reportées sur les principes de franchissement alternatif que sont les élévateurs. Pour Seine Nord Europe, l objectif affiché pour une file d écluse à saturation est un trafic annuel de 19 Mt. Si on retient un bateau moyen à grand gabarit de 2000 t, cela donne 9500 bateaux/an, soit 4750 bateaux dans chaque sens. En considérant 360 jours ouvrables par an et 10 jours programmés d arrêt de maintenance, on arrive au chiffre de 13,6 éclusées par jour (4750/350), pour 24 possibles, soit un taux moyen d utilisation de 56,5%. En réutilisant ce ratio de 56,5% pour l appliquer à un ascenseur vertical, qui propose 325 jours ouvrés par an (360 5 semaines d arrêt de maintenance programmée), avec une capacité maximale à saturation de l ouvrage de 32 cycles par jour, on trouve une capacité de 56,5%*325*32*(2000*2)=23,5 Mt annuelles, au-delà des 15Mt attendues pour la liaison Saône Moselle. Dans le cas d un plan incliné transversal, le même calcul mène à un résultat identique à l élévateur vertical, avec, pour un taux d utilisation annuel de 56,5%, un trafic de 23,5 Mt. Par contre, le même calcul pour le plan incliné longitudinal de 90 m de chute donnerait : 0,565*325*16*(2000x2) = 11,75 Mt, bien en deçà des 15 Mt attendues. Mais ce calcul est pessimiste car, dans le cas d un plan incliné, on dépasserait probablement ce chiffre en améliorant le taux d utilisation de 56,5%, moyennant des contraintes supplémentaires pour les usagers, notamment le franchissement de nuit plus fréquent, voir systématique. Par exemple, pour un taux de 72% (6h30 de fermeture par nuit en moyenne), on atteint 0,72*325*16*(2000x2) = 15 Mt. Ces trois calculs montrent que même si les trafics à saturation sont différents, on atteint assez normalement les objectifs fixés à 15 Mt annuelles en jouant sur les taux d utilisation des ouvrages qui sont, pour Seine Nord, assez bas (56.5%). 40/52

296 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 4.3. ÉNERGIE ET PUISSANCE ASPECTS PUISSANCE A temps de franchissement équivalent à l écluse Dans un premier temps, afin de s assurer que les ouvrages,, ne ralentissent pas le trafic, il a été évalué la puissance minimale nécessaire pour avoir un temps de franchissement des ouvrages équivalent pour l écluse ou les écluses, suivant la hauteur de chute et l ascenseur à bateaux. Trois cas de hauteurs de chute ont été considérés : 30, 60 et 90 m. Il a été considéré que les écluses étaient associées à des bassins d épargne (au nombre de 5 pour une hauteur de chute de 30 m) ce qui permet réaliser une économie d eau (et donc d énergie) espérée de 70%. Pour l écluse, il a été considéré un temps d entrée de 6 minutes et un temps de sortie de 6 minutes. Le temps de franchissement est de 15 minutes. Il a été considéré un temps d attente équivalent à la somme des temps d entrée, de sortie et de franchissement soit 27 minutes. Dans le tableau ci-après, l effort de manœuvre correspond à l effort maximum à transmettre aux câbles moteur pour permettre la manœuvre. La puissance utile est la puissance nécessaire pour déplacer le bac sans considérer les rendements des équipements. Le rendement est une combinaison de rendements électrique, mécanique et hydraulique qui permet de déterminer la puissance installée (puissance utile rendement). La dernière colonne des deux tableaux présentée ci-après indique l énergie nécessaire pour franchir différentes hauteurs de chute. Cette énergie, indépendante de la vitesse corresponds notamment au recyclage de l eau des bassinées. Sur la base des énergies indiquées dans les tableaux ci-après, pour le canal Seine Nord Europe dont la hauteur de chute cumulée est de 138 m, l énergie totale consommée est la suivante : Pour 30 m de chute : MJ (énergie/bassinée pour 30 m de hauteur de chute) * 350 jour/an * 20 bassinée/jour = MJ/an Pour 138 m de chute : MJ * 138 m / 30 m = MJ/an Soit 89 GWh/an 41/52

297 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Type d'ouvrage Pente Hauteur chute Distance parcourue Attente Entrée/Sortie Franchissement ouvrage Franchissement bief Vitesse de translation Vitesse ascensionnelle Temps franchissement ouvrage Temps franchissement bief 2km Effort de manœuvre Puissance utile Rendement Puissance installée Energie consommée (m) (m) (min) (min) (min) (min) (m/min) (m/min) - - (t) (kw) - (kw) (MJ) 1 écluse :54:00 01:15: Vertical :54:00 01:15: Longitudinal 5% :54:00 01:08: Transversal 40% :54:00 01:15: écluses :21:00 01:54: Vertical :21:00 01:42: Longitudinal 5% :21:00 01:28: Transversal 40% :21:00 01:42: écluses :48:00 02:21: Vertical :48:00 02:09: Longitudinal 5% :48:00 01:48: Transversal 40% :48:00 02:09: Tableau des puissances et énergies en fonction du type d ouvrage et de la hauteur de chute, à temps de franchissement équivalent à l écluse Les vitesses de translation déduites avec l hypothèse précédente sont nettement inférieures à celles des ouvrages existants (Strépy-Thieu, Ronquières, Arzviller). Ainsi pour l ascenseur à bateaux vertical et le plan incliné transversal, les vitesses des ouvrages existants sont multipliées par 6. Celles du plan incliné longitudinal sont multipliées par 1,3 seulement. Ceci indique que le plan incliné de Ronquières a une vitesse de translation qui lui permet d être sensiblement aussi rapide qu une écluse en temps de transfert. Nous pouvons également remarquer que, à trajet et temps de trajet égal, l énergie consommée par l écluse (indiquée dans la dernière colonne) est environ 20 fois plus importante que celle consommée par un ascenseur à bateaux vertical ou un plan incliné transversal et 8 fois plus importante que celle consommée par un plan incliné longitudinal. Ces ratios sont pratiquement indépendants de la hauteur de chute dans la plage étudiée (de 30 à 90 m). 42/52

298 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU A temps de franchissement équivalent aux ouvrages existants Type d'ouvrage Pente Hauteur chute Distance parcourue Attente Entrée/Sortie Franchissement ouvrage Franchissement bief Vitesse des ouvrages existants (m/min) Vitesse ascensionnelle Temps franchissement ouvrage Temps franchissement bief 2km Effort de manœuvre Puissance utile Rendement Puissance installée Energie consommée (m) (m) (min) (min) (min) (min) (m/min) (m/min) - - (t) (kw) - (kw) (MJ) 1 écluse :54:00 01:15: Vertical :33:00 00:54: Longitudinal 5% :48:01 01:02: Transversal 40% :32:29 00:54: écluses :21:00 01:54: Vertical :38:00 00:59: Longitudinal 5% :08:03 01:15: Transversal 40% :36:59 00:58: écluses :48:00 02:21: Vertical :43:00 01:04: Longitudinal 5% :28:04 01:28: Transversal 40% :41:28 01:03: Tableau des puissances et énergies en fonction du type d ouvrage et de la hauteur de chute, à vitesse de franchissement équivalente aux ouvrages existants Nota : le convoi évoluant à vitesse faible dans les biefs inter écluses ou avant et après l ascenseur transversal ou vertical, nous ne tenons pas compte, dans les deux tables ci-dessus, de l énergie nécessaire aux mouvements du bateau. Cependant, pour donner un ordre de grandeur, si on retient une puissance de 150 Ch (110 kw) en moyenne pour évoluer à 2 km/h (avec accélération et attentes), on trouve annuellement, pour 9500 bateaux par an (15 Mt) une énergie consommé supplémentaire de 1 M kwh. 43/52

299 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU ASPECTS ENERGETIQUES Si l on poursuit le raisonnement abordé lors de l approche du trafic à saturation, on peut aussi comparer l efficacité énergétique de chacune des quatre solutions d ouvrage de franchissement à consommation d eau nulle. Pour généraliser, on va retenir les hypothèses suivantes : - Une dénivelée de 170 m sur un versant et de 130 m sur l autre versant pour la liaison Saône / Moselle, soit 300 m de dénivelée (en valeur absolue) ; - franchissement uniquement par 10 écluses de 30 m de hauteur de chute à 5 bassins d épargne, permettant d économiser 70% des volumes des bassinées, le reste étant intégralement pompé, avec un rendement global de 65 %, - ou franchissement par 5 ascenseurs à bateaux ou élévateurs longitudinaux ou transversaux de 60 m de chute en moyenne, avec un rendement de 65% en moyenne, - un trafic annuel de 15 Mt, réparti à 50% dans chaque sens, avec un taux d utilisation de 56,5%, et 20% de fausses bassinées (écluse) ou 20% de cycle à vide (élévateurs), Les calculs suivants, peuvent être posés, dans le cadre d une étude comparative, visant à donner des ordres de grandeur essentiellement relatifs : Écluse : - Volume unitaire à pomper par éclusée : V = 30 m * (200*12,5) * 0,30 = m³ (il a été considéré une 200 m pour la longueur du sas pour intégrer les différents volumes morts du sas), - Soit une masse de tonnes sur une hauteur de 30 m par bateau franchissant la liaison, - ce qui représente une dépense énergétique, y compris le rendement (65%) et les pertes d utilisation de l ouvrage (+20%) de *1000 * 9,81 * 30 / 0,65 * 1,20 = MJ par bateau (dans un seul sens) et par écluse, soit kwh, - par bateau franchissant la liaison, soit 4750 bateaux annuels (15 Mt annuel à terme avec un bateau de 2000 t en moyenne), et pour 10 écluses de 30 m de chute, la consommation énergétique annuelle pour la liaison à écluses est de 3400*10*4750 = kwh - auquel s ajoute 10 M kwh pour les servitudes (portes, vannes, chauffage), soit kwh (valeur à 0,045 /kwh : 7,72 M annuels uniquement pour l énergie) 44/52

300 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Ascenseur : - énergie dépensée par demi-cycle : 1 000t*1000*9,81*60m/0,65*1,2=1 087 MJ, soit 302 kwh (ici, l autre demi cycle ne dépense pas d énergie car la masse prépondérante du système quasi équilibré bac/contrepoids est motrice) - par bateau franchissant la liaison, soit 4750 bateaux annuels (15 Mt annuel à terme avec un bateau de 2000 t en moyenne), et pour 5 ascenseurs de 60 m de chute, la consommation énergétique annuelle pour la liaison à écluses est de 302*5*4750 = kwh - auquel s ajoute 10 M kwh pour les servitudes (portes et chauffage), soit kwh (valeur à 0,045 /kwh : 0,773 M annuels uniquement pour l énergie, 10 fois moins que la solution écluses). Bac longitudinal : - énergie dépensée par demi-cycle : *9,81*1200m/0,65*1,2=3 108 MJ, soit 864 kwh (ici, chaque demi cycle dépense la même valeur d énergie, notamment à cause du marnage des biefs), - par bateau franchissant la liaison, soit 9500 bateaux annuels (15 Mt annuel à terme avec un bateau de 2000 t en moyenne), et pour 5 ascenseurs de 60 m de dénivelée, la consommation énergétique annuelle pour la liaison à écluses est de 864*5*9500 = kwh - auquel s ajoute 10 M kwh pour les servitudes (portes et chauffage), soit kwh (valeur à 0,045 /kwh : 2,3 M annuels uniquement pour l énergie, environ 3 fois moins que la solution écluses). Bac transversal : - énergie dépensée par demi-cycle : *9,81*162 m/0,65*1,2=1 118 MJ, soit 311 kwh (ici, chaque demi cycle dépense la même valeur d énergie, notamment à cause du marnage des biefs), - par bateau franchissant la liaison, soit 9500 bateaux annuels (15 Mt annuel à terme avec un bateau de 2000 t en moyenne), et pour 5 ascenseurs de 60 m de dénivelée, la consommation énergétique annuelle pour la liaison à écluses est de 311*5*9500 = kwh - auquel s ajoute 10 M kwh pour les servitudes (portes et chauffage), soit kwh (valeur à 0,045 /kwh : 1,12 M annuels uniquement pour l énergie, environ 7 fois moins que la solution écluses) 45/52

301 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU Chapitre 5 NOTE DE SYNTHESE CONCLUSION 5.1. CONTEXTE Le développement du transport par voie d eau est aujourd hui pleinement d actualité dans un contexte environnemental qui vise à minimiser les dépenses énergétiques. Ce mode de transport permet notamment de réduire d un facteur cinq la consommation d énergie fossile par rapport au transport routier. Le transport fluvial, en utilisant un maillon du cycle naturel de l eau qui alimente les rivières et les canaux, est totalement dépendant de la gestion des ressources en eaux RAISON D ETRE D UN CANAL La construction d un canal répond dans la plupart des cas à des besoins en transport motivés par une économie régionale, nationale, voire aujourd hui européenne. Les canaux doivent permettre de transporter entre deux points des marchandises en franchissant les obstacles naturels qu ils rencontrent sur leur passage. Le relief, obstacle le plus important pour un canal, est franchi au moyen de dispositifs techniques particuliers qui ont évolués au cours de l histoire. Historique des ouvrages de franchissement Traditionnellement, les canaux utilisent des écluses pour franchir les obstacles naturels. Ce n est qu avec la révolution industrielle au XIX ème siècle et l augmentation des volumes transportés que d autres systèmes ont été développé. Apparaissent alors, et ce jusqu au XX ème siècle, des systèmes variés pour le franchissement des obstacles naturels tels que les ascenseurs à bateaux verticaux, les élévateurs à bateaux longitudinaux ou encore les élévateurs à bateaux transversaux, pour ne citer que les plus répandus L ECLUSE L écluse est un ouvrage qui permet de faire monter ou descendre un bateau en faisant varier la hauteur du niveau d eau dans un espace clos (sas de l écluse, entre les deux portes). Le principe de remplissage/vidange sans recyclage est valable uniquement pour un canal dont les ressources en eau sont suffisantes, notamment les rivières canalisées. A chaque fois qu un bateau se présente pour monter (si le bateau vient de l aval) ou descendre (si le bateau vient de l amont) le volume d eau contenu dans le sas est perdu. Pour un canal dont les ressources en eau sont faibles ou inexistantes, les bassins d épargnes permettent d économiser l eau des bassinées. Ils sont utilisées pour stocker à des niveaux intermédiaires l eau de la bassinée et permettent de réaliser 46/52

302 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU jusqu à 70% d économie (pour 5 bassins). Dans ce cas, seulement une partie du volume d eau (30%) devra être pompée pour être réutilisée, si un bilan nul est souhaité (recyclage total de l eau). Il convient de noter que le principe ancestral de l écluse, appliqué aujourd hui à des gabarits et des hauteurs de chute importantes, oblige la manipulation de volume d eau de plus en plus grand. Ainsi pour une écluse à grand gabarit de 195 m*12.5 m et pour une hauteur de chute de 30 m, le volume d eau déplacé représente un cube de 42 m de coté pour une masse de tonnes (environ voitures). A noter que l utilisation de bassins d épargnes permet d économiser jusqu à deux tiers de l eau des bassinées mais ne réduit pas le volume d eau manipulé ELEVATEURS A BATEAUX Contrairement aux écluses, les élévateurs à bateaux n utilisent pas l augmentation du niveau de l eau pour racheter la hauteur de chute. Le bateau est introduit dans un bac mobile qui fait le lien entre amont et aval. Un des principaux avantages de déplacer le bateau dans l eau est, selon le principe d Archimède, d avoir un ensemble dont le poids est constant (en maintenant un niveau d eau constant dans le bac). Ce principe permet l équilibrage du bac par des contrepoids et contribue à limiter fortement la consommation énergétique de l ouvrage. Ainsi, les trois types d élévateurs qui ont été considérés dans la présente étude sont tous constitués d un bac rempli d eau équilibrée par un contrepoids. L élément différenciant étant la pente typique choisie (à titre de référence) suivant laquelle se déplace le bac : - Verticalement pour l ascenseur vertical, - Sur une pente de 5% pour l élévateur à plan incliné longitudinal, - Sur une pente à 40% pour l élévateur à plan incliné transversal, L ascenseur à bateaux vertical Le bac, suspendu à des câbles métalliques et équilibré par des contrepoids, est élevé verticalement entre l aval et l amont. Une motorisation entrainant des câbles moteurs en assure la mobilité. Le déplacement étant parallèle à la gravité, la stabilité du plan d eau n est pas perturbée par le mouvement. L ascenseur vertical peut permettre l ajustement de l altitude de l accostage à l amont et à l aval pour mettre au même niveau l eau du bac et l eau des biefs, ceci afin de conserver un niveau d eau le plus constant possible dans le bac et donc un équilibrage plus serré. 47/52

303 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU L élévateur à bateaux longitudinal Le bac, supporté par un jeu de galets roulant sur des rails, est retenu par des câbles et équilibré par un contrepoids. Étant donné qu une grande partie du poids du bac est reprise par les galets, les câbles d équilibrages ainsi que les câbles moteurs qui en assurent la mobilité sont moins nombreux que pour l ascenseur vertical. Au départ et à l arrivée, les accélérations et les décélérations entraînent une oscillation du plan d eau du bac qui doit être maîtrisée pour ne pas détériorer l ouvrage. L élévateur à bateaux transversal L élévateur à bateaux transversal est un intermédiaire entre l ascenseur vertical et l élévateur longitudinal. Au même titre que l élévateur à bateaux longitudinal, les oscillations du plan d eau doivent être maîtrisées au départ et à l arrivée du bac. Elles sont cependant un peu moins critiques que pour l élévateur à bateaux longitudinal car elle concerne la plus petite dimension du bac (mouvement du bac suivant sa largeur). Maintenance et disponibilité On retiendra tout de même que la charge d entretien des systèmes élévateurs à bateaux pour une hauteur de chute simple (25 à 30 m) est de l ordre du double de celle de l écluse, mais devient équivalente dès les doubles écluses. Par ailleurs, ces systèmes demandent des arrêts programmés plus long afin de réaliser un entretien en accord avec la fiabilité et la sécurité recherchée sur ce type d installation (équipement de levage). Avant toute étude de fiabilité, on peut avancer que l approche proposée est raisonnablement basée sur un arrêt programmé annuel de 5 semaines (35 jours) pour les élévateurs (contre 10 jours pour l écluse). 48/52

304 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 5.2. COUT ET ENERGIE Les valeurs de consommations énergétiques annuelles précédemment calculées préliminairement et à fin de comparaison peuvent être mises en regard de la consommation annuelle d électricité des particuliers en France hors chauffage de 1200 kwh par habitant : - la consommation de la solution écluses de 172 GWh représente alors habitants (plus que la ville de Metz), - la consommation des solutions ascenseur et bac transversal de 18 à 25 GWh représente habitants (moins de la moitié d Épinal), - la consommation de 51 GWh représente de la solution bac longitudinal habitants (moins de la moitié de Nancy). On en conclue que l investissement technologie et financier dans les solutions à élévateur trouve sa justification dans la durée, par une économie d énergie plus que remarquable, en échange d un effort sur les contraintes d entretien d ouvrages notablement plus complexes techniquement. 49/52

305 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 5.3. ÉTUDES COMPLEMENTAIRES Bien qu un ascenseur vertical de 195 m n ait pas été réalisé à ce jour, l adaptation du principe de l ouvrage de Strépy-Thieu à un bac dont la longueur est augmentée de 80 m ne semble pas un saut technologique majeur. Cela nécessite néanmoins à minima des études complémentaires sur la stabilité structurelle de l ouvrage et aussi sur la synchronisation des mécanismes. Le doublement de la longueur du bac longitudinal par rapport à l ouvrage de référence que peut constituer Ronquières pour les élévateurs à plan incliné longitudinal représente, en termes de faisabilité, un saut technique certain. Oscillation du plan d eau et structure et support du bac sont les deux axes d investigation à privilégier. Ici aussi, le retour d expérience positif mène à une conclusion à priori favorable sur sa faisabilité. Enfin, pour la dernière solution, le plan incliné transversal, il est important de noter qu il n existe pas de référence directement transposable pour en assurer la faisabilité. De plus, les retours d expérience français sur la disponibilité et la fiabilité du plan d Arzviller ne militent pas en faveur de cette technologie. C est de loin la solution la moins maîtrisée à ce jour, surtout dans les dimensions envisagées. Des études complémentaires concernant les aspects critiques des élévateurs à bateaux transverses devront être abordées prioritairement. Notamment, des approches analysant les modes de défaillances des ouvrages et de leurs criticités (méthode AMDEC) et des études d avant projet, approfondies sur la technologie, devront être envisagées avant d arrêter la faisabilité pour une liaison à grand gabarit. 50/52

306 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 5.4. RECAPITULATIF : DONNEES DE COUTS ET CARACTERISTIQUES DISCRIMINANTES DES SOLUTIONS Concernant les données de coûts, reportées page suivante, nous avons retenu : - pour les écluses, les coûts présentés au premier chapitre, conservatifs selon nos estimations par rapport à Seine Nord Europe, et base de l estimation de l ascenseur (vertical) ; - pour l ascenseur vertical, des coûts établis à partir d études Eurodim confidentielles, sur la base de nos expériences et connaissances, et des ratios similaires à ceux de l écluse ; - pour les plans inclinés, des coûts simplement et très approximativement extrapolés de l ascenseur vertical (très préliminaire et à des fins de comparaison), sur la base de données de similitudes et de coefficient de corrections basés sur la complexité ; Pour conclure, on retiendra principalement les points suivants : - les élévateurs transversaux sont encore assez méconnus pour être retenus avant une étude de faisabilité sérieuse ; - les ascenseurs verticaux existent en 110 m de long, de 73 m de chute à Stepy- Thieu à 115 m au barrage des Trois Gorges, ce qui représente des références satisfaisantes, - les élévateurs longitudinaux ne semblent pas poser pas de problématiques techniques insurmontables, sur la base de ce qui existe à Ronquières, - les ascenseurs verticaux et les élévateurs longitudinaux représentent un avantage quasi immédiat, donc dès l investissement, et à partir d une chute de 25 à 30 m, alors que la différence de coût reste à leur avantage et augmente dans le temps, grâce à l économie d énergie substantielle qu ils permettent ; - le choix entre ascenseur et bac longitudinal doit se faire prioritairement en fonction des conditions de site et notamment de la nature et des pentes du terrain : plus elles sont fortes, plus elles favorisent l ascenseur ; - que la multiplication d ouvrage de franchissement type écluse par exemple trois écluses de 25 m pour un élévateur de 75 m, ne va pas à l avantage des écluses pour la fiabilité, - les ascenseurs et élévateurs peuvent accessoirement constituer un attrait touristique (Strépy-Thieu, Arzviller, Falkirk Wheel), dynamiser l image d une région, et accessoirement représenter une certaine valorisation du savoir faire technique au niveau européen et international ; - les questions de disponibilité apparaissent secondaires, si on accepte un arrêt programmé continu de 5 semaines annuel, alors que dans le cas contraire, le doublement des élévateurs est à prévoir à court/moyen terme. Dans ce dernier cas, il faut envisager un surcoût pour la réalisation du premier bac (par exemple, +25%), en vue de réaliser le deuxième bac un peu après pour un coût équivalent au bac seul. Seul le délai d investissement est différé pour la solution à écluse, car la capacité en trafic est alors quasi doublée pour les élévateurs, sans interruption totale annuelle. De plus, ce surcoût apparent disparaît au-delà de 50/60 m de chute rachetée. 51/52

307 Ouvrages de franchissement des hautes chutes Liaison Saône Moselle 10/10/2007 Eurodim sa EGIS EAU 5.5. RECAPITULATIF 52/52

308 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Note d expertise PROVISOIRE HEN80XXXX 7 janvier 2008

309 Etudes générales Assistance au Maître d Ouvrage Maîtrise d œuvre conception Maîtrise d œuvre travaux Formation Siège social 78, allée John Napier CS Montpellier Cedex 2 Tél. : Fax : montpellier.egis-eau@egis.fr note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 2 sur 17

310 Sommaire 1 CADRE ET OBJET DE LA NOTE CONTEXTE Contexte général Contexte hydraulique Topographie et bathymétrie du site DOCUMENTS DE REFERENCE ET BIBLIOGRAPHIE RELATIVE AU SITE DE PROJET Documents de référence Application de la réglementation et des recommandations au site d étude ANALYSE DES DOCUMENTS PRODUITS PAR L ASSOCIATION UNIVERSEINE Analyse du rapport d expertise Evrard Analyse du rapport d expertise - Lebéfaude SYNTHESES ET CONCLUSIONS Synthèse de l estimation théorique du chenal nécessaire Synthèse de l analyse des expertises produites par Universeine Recommandations sur les risques et points à étudier en détail Conclusion ANNEXES...16 note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 3 sur 17

311 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin cadre et objet de la note 1 CADRE ET OBJET DE LA NOTE Le stationnement des bateaux logements est interdit sur le bras secondaire de la Seine le long de l île Seguin à Meudon et Sèvres. Néanmoins plusieurs bateaux stationnent côté rive gauche le long de ce bras. L interdiction de stationnement est contestée par l association Universeine qui a missionné des experts pour examiner les conditions de navigation sur le secteur. Le service de Navigation de la Seine demande à Egis Eau une assistance sur ce dossier qui sera basée sur une analyse critique approfondie des documents produits par Universeine en particulier : o Les fondements et la qualité de l argumentaire développé ; o les éventuelles incompatibilités réglementaires ; o les forces de l argumentaire et ses éventuelles faiblesses ; o les réponses qui peuvent être apportées sur les arguments avancés. L avis porte sur les documents suivants : o Cabinet LEBEFAUDE, note d expertise du 24 août 2006 o Cabinet Charles EVRARD, dossier 50079, association Universeine, conditions de stationnement et d amarrage de 19 bateaux, rapport d expertise du 6 décembre o Courrier de M. EVRARD à l association Universeine du 22 novembre o Courrier de M. LEBEFAUDE à l association Universeine du 26 novembre note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 4 sur 17

312 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Contexte 2 CONTEXTE 2.1 Contexte général La zone concernée se situe sur les communes de Meudon et Sèvres. Les bateaux logements sont amarrés en rive gauche du petit bras gauche de la Seine au droit de l île Seguin soit dans l extrado du méandre. La zone d étude se situe entre les points kilométriques (PK) 10.4 et 12 km dans le référentiel Basse Seine. Les chenaux de navigation sont repérés sur la figure ci-dessous. La navigation se fait uniquement dans le sens avalant dans le bras gauche (Sud) de l île Seguin. La navigation dans le sens montant se fait par le bras droit (Nord). Figure 1 - Situation - Extrait de la «Navicarte» La Seine est à grand gabarit (Vb) sur ce secteur. Les dimensions maximales des convois susceptibles d emprunter la Seine sont : Longueur : 185 m soit 2 barges et un pousseur, Largeur : 11.4 m, Tirant d eau : 3.5 m. La vitesse est limitée à 18 km/h soit 5 m/s dans le bras gauche de l île Seguin. Les 19 bateaux membres de l association Universeine se situent sur environ 800 ml de berge. Leur emprise sur la Seine est sommairement estimée à 10 m correspondant à la largeur du bateau (jusqu à 5.05 m pour le gabarit Freycinet) et la distance à la berge. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 5 sur 17

313 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Contexte 2.2 Contexte hydraulique Niveaux caractéristiques Le plan d eau est maintenu dans le bief par le barrage de Suresnes situé au PK 17 (référence Basse Seine). Le niveau de retenue normale théorique est de m NGF (IGN69). Le niveau de retenue couramment pratiqué évolue entre 26.8 et 26.9 m NGF. La navigation est assurée jusqu à un niveau de plus hautes eaux navigables situé entre les cotes m NGF et m NGF. L ouverture du barrage de Suresnes en situation de crue faible à moyenne peut entrainer une baisse du plan d eau jusqu à un niveau de plus basses eaux navigables entre 26.7 m NGF et 26.5 m NGF. Au PK 11, les niveaux caractéristiques sont les suivants : o PBEN, Plus Basses Eaux Navigables : m NGF o RN, Retenue Normale : m NGF o PHEN, Plus Hautes Eaux Navigables : m NGF o Crue de 1982 : m NGF o Crue de janvier 1910 : 31.5 m NGF Courantologie et vitesses en crue Le document Navicarte mentionne une vitesse de courant pouvant atteindre 5 à 7 km/h soit 1.4 m/s à 2 m/s. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 6 sur 17

314 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Documents de référence et bibliographie relative au site de projet 2.3 Topographie et bathymétrie du site Les valeurs mentionnées sont issues de l étude BCEOM La largeur de la Seine (largeur du plan d eau) pour le niveau de la retenue normale varie de 67 m à 75 m suivant le profil en travers considéré. Au PK 11.1, les profondeurs d eau atteignent 6 m. La profondeur d eau est supérieure à 4 m à 11 m de la berge rive gauche et à 7 m de la berge rive droite à la retenue normale Configuration en plan La Seine présente un méandre prononcé entre la pointe aval de l île Saint Germain et le pont de Sèvres. L axe du chenal navigable au niveau de la pointe amont de l île Seguin et l axe au niveau du pont de Sèvres évolue selon un angle de quasi 90. Le changement de cap est d environ 50 sur les 500 premiers mètres et de 40 sur les 600 m aval. Il est pertinent de distinguer deux secteurs : o Tronçon 1 : entre la pointe amont de l île Seguin et 150 m environ en aval du pont. Sur ce tronçon de 500 m, le rayon de courbure du chenal de navigation est de l ordre de 500 m. o Tronçon 2 : de 150 m environ en aval du pont Renault au pont de Sèvres. Le rayon de courbure est estimé à 940 m sur un secteur de 500 m repéré sur le plan en annexe puis on se situe en sortie de courbe, le rayon s agrandit jusqu au pont de Sèvres, 350 ml en aval. 3 DOCUMENTS DE REFERENCE ET BIBLIOGRAPHIE RELATIVE AU SITE DE PROJET 3.1 Documents de référence Circulaire du 1 er mars 1976 relative aux caractéristiques des voies navigables La circulaire définit les caractéristiques des voies navigables de classe VI ou Vb en canal ou en rivière pour une navigation à double sens. Rectangle de navigation Hauteur : 4 m Largeur : 38 m en canal, 41.8 m en rivière. La largeur indiquée doit en effet être majorée de 10% en rivière (alinéa 3.1). note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 7 sur 17

315 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Documents de référence et bibliographie relative au site de projet Sur largeur dans les courbes A ce rectangle standard il convient d ajouter une surlargeur dans les courbes. Cette surlargeur est mentionnée à /R soit les valeurs suivantes Rayon de courbure Surlargeur 500 m 32 m 940 m 17 m Cas du sens unique de navigation Au niveau des ponts la largeur du rectangle de navigation dans le cas où il est nécessaire de réaliser deux passes sous entendu avec un sens unique de navigation par passe est mentionnée à 25 m. Cette valeur peut alors être prise comme référence de largeur du rectangle de navigation dans le cas d un chenal à sens unique de navigation. Au niveau des ponts en rivière implantés dans les courbes (cas du pont Renault) la circulaire mentionne qu on s attachera à déterminer par une étude particulière tenant compte du courant aux PHEN, la bande de chenal balayée par les bateaux. Il est également mentionné que cette règle correspond aux valeurs ( ) en alignement droit augmenté ( ) de deux tiers de la surlargeur normale dans le cas de deux passes. Par ailleurs, le document ne mentionne pas de surlargeur à appliquer pour tenir compte des effets du vent. Le document suivant a été utilisé : Eléments complémentaires Eléments de normalisation du dimensionnement des voies navigables de classe Vb en canal, Association Internationale de Navigation, supplément au bulletin n 101, Ce document n a pas de portée réglementaire mais propose un certain nombre de valeurs de référence complémentaires à la circulaire notamment pour tenir compte de l effet du vent. Le tableau 3, page 10 mentionne une surlargeur de 9 à 12 m pour une navigation sur des zones abritées à appliquer en complément des autres surlargeurs. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 8 sur 17

316 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Documents de référence et bibliographie relative au site de projet Autre étude disponible sur le site L étude suivante a été analysée et plusieurs résultats ou données collectées sont utilisés pour formuler cette note d expertise. Port Autonome de Paris, Mission d étude pour le site de Billancourt, Etudes hydrauliques liées au réaménagement de l île Seguin, BCEOM, juillet Application de la réglementation et des recommandations au site d étude Rectangle de navigation L application de la circulaire ne peut se faire directement puisqu elle définit les grandeurs caractéristiques des voies navigables pour le double sens. Néanmoins, l interprétation de cette circulaire pour le cas de la zone d étude peut conduire aux valeurs suivantes : Largeur en situation rectiligne : 25 m par application de la largeur des passes d un pont pour un sens unique Surlargeur cas standard Elle est estimée par l application de la formule de 16000/R (R : rayon de courbure): soit 17 à 32 m. Dans le cas du pont à sens unique, la circulaire propose de retenir les deux tiers de la valeur de navigation à double sens soit 11.5 à 21.5 m Surlargeur avec prise en compte de l effet du courant : Cet effet n est pas précisé dans la réglementation et n est pas accessible sans calcul détaillé. Méthode d estimation n 1 Le CETMEF dans son document référencé en annexe propose des valeurs issues d essais sur le Danube pour un courant de 6 km/h. Il est rappelé que le courant est susceptible d atteindre 5 à 7 km/h d après le document Navicarte. Ces abaques permettent ainsi d apprécier l effet du courant en première approche. Méthode d estimation n 2 Dans le cas particulier du secteur d étude, un modèle de courant et un modèle de trajectoire permettrait d avoir une appréciation plus fine des valeurs à retenir Prise en compte de l effet dû au vent Le document de l AIPCN propose 9 à 12 m pour le cas d un chenal à double sens. En prenant les deux tiers de ces valeurs par application similaire de la règle mentionnée à la circulaire la surlargeur est portée de 6 à 8 m. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 9 sur 17

317 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Documents de référence et bibliographie relative au site de projet Estimation de la largeur de chenal nécessaire L interprétation des textes conduit à retenir en première approche les valeurs indiquées au tableau suivant. Tableau 1 - Estimation de largeur du chenal Tronçon 1 (R1 = 500 m) Tronçon 2 (R2 = 940 m) Largeur standard (rectangle de navigation Surlargeur dans les courbes hors effet du courant (2/3 de 16000/R) Surlargeur y compris effet du courant (d après tableau du CETMEF) 25 m 25 m 21.5 m 11.5 m > 36 m 21 m Effet du vent 8 m 8 m Total hors effet du courant Total yc courant 54.5 m 69 m 44.5 m 54 m Les valeurs estimées pour le chenal varient de 54 à 69 m en fonction du secteur en tenant compte des effets d un courant en situation standard et en première approche. Il est rappelé que la largeur moyenne du plan d eau se situe autour de 70 m. L emprise des bateaux logements sur la Seine est d au moins 10 m soit une largeur disponible de 60 m. Sur le secteur 1 (tronçon amont) la largeur disponible ne permet pas de dégager de distance de sécurité vis-à-vis des bateaux logements. Sur le tronçon n 2 (tronçon aval), la largeur de chenal nécessaire est estimée à 54 m en première approche. Les marges de sécurité sont donc réduites également sur ce secteur. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 10 sur 17

318 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Analyse des documents produits par l association Universeine 4 ANALYSE DES DOCUMENTS PRODUITS PAR L ASSOCIATION UNIVERSEINE 4.1 Analyse du rapport d expertise Evrard Contenu du document Ce document présente : o des constations sur site de l expert, o un examen qualitatif des conditions d amarrage, o le rappel des caractéristiques des convois poussés, o les risques inhérents au trafic fluvial commercial, o une synthèse et des conclusions, o un reportage photographique, o une série de plans et de schémas. Le document est complété du courrier de novembre 2007 sur notamment la prise en compte des effets du courant Fondement et qualité de l argumentaire Le bateau de projet de l analyse est défini comme le convoi poussé de deux barges de 180 m. Les étapes et les effets de la manœuvre sont décrits de manière qualitative au passage du bras. Les positions du bateau sont mentionnées mais ne sont pas justifiées. Les hypothèses de courant considérées ne sont pas explicitées même s il est mentionné les conditions pouvant être atteintes (5 à 7 km/h). Les considérations sur l amarrage des bateaux logements restent hors sujet. Le document complémentaire du 22 novembre 2007 aborde l influence du courant mais n étaie pas suffisamment les valeurs annoncées. note B.doc Insuffisances de l argumentaire. L expertise fait état d une largeur du bras gauche de la Seine de 90 m. La largeur du plan d eau à la RN évolue plutôt entre 65 m et 75 m soit un chenal nettement moins large que celui considéré. La largeur du chenal où la profondeur d eau dépasse les 4 mètres requis de mouillage évolue entre environ 50 et 60 m (49 m en aval du pont Renault PK 11.1km). La limitation de vitesse est notée à 10 km/h. Lors de la visite sur place le 3 janvier 2007, aucun panneau de limitation de vitesse n a été constaté sur site. La limitation de vitesse à considérer est donc de 18 km/h. Par ailleurs, le risque d un convoi navigant au-delà de la vitesse limitée existe. Cette configuration n est pas étudiée. L encombrement du navire dans le chenal fait l objet d un paragraphe dans la note complémentaire. Il est fait état d une occupation de 1.5 à 2 fois la largeur du convoi dans le Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 11 sur 17

319 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Analyse des documents produits par l association Universeine chenal issu d une modélisation en bassin. Les sources relatives à ces chiffres ne sont pas citées et mériteraient d être mentionnées. Il en est de même pour les hypothèses d application de ces valeurs qui devraient être explicitées. En conclusion, ce document présente plusieurs approximations quant aux hypothèses de base (largeur du bras, vitesse). Il présente également plusieurs insuffisances quant aux calculs ou références conduisant aux valeurs chiffrées avancées. Les justifications des résultats n apparaissent pas suffisantes et les sources utilisées ne sont pas assez clairement citées pour pouvoir être vérifiées. 4.2 Analyse du rapport d expertise - Lebéfaude Contenu du document Ce document présente une analyse de la dangerosité du site. Il est complété par des documents cartographiques illustratifs et un reportage photographique. Le document est également complété du courrier de novembre 2007 sur notamment la prise en compte de l effet du courant et d une panne Fondement et qualité de l argumentaire L expert a séparé la zone d étude en deux tronçons et aborde son analyse suivant les deux zones. Il conclut que : - le premier tronçon présente un danger particulier dû notamment à la forte courbure, - le second tronçon ne présente pas de risque particulier car la courbure et la manœuvre restent relatives à des conditions standards Forces et insuffisances de l argumentaire. La séparation en deux tronçons apparait pertinente. Le document aborde la problématique sous l aspect manœuvre du capitaine du convoi. Cette approche ne saurait être suffisante pour justifier de la non dangerosité du stationnement du bateau sur le secteur d étude. Le document n aborde pas l effet de conditions rares ou exceptionnelles de navigation et n aborde pas de manière approfondie l influence du vent ou du courant. Le document complémentaire du 26 novembre 2007 aborde le cas d une panne de la machine mais apporte peu d éléments solides concernant l effet du courant notamment aux PHEN. En conclusion les documents produits par le cabinet Lebéfaude constituent une analyse partielle des conditions de manœuvre fondée sur l expérience du capitaine. Cette analyse n est pas complète et n aborde pas la navigation dans des conditions rares ou exceptionnelles en crue ou en situation de coup de vent. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 12 sur 17

320 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Analyse des documents produits par l association Universeine Cette seule expertise ne suffit pas à conclure quant au risque de collision d un convoi et d un bateau logement et ne pourrait justifier à elle seule une levée de l interdiction de stationnement. On notera également que les conclusions de cette expertise divergent des conclusions de l expertise précédente pour les bateaux de la zone 1. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 13 sur 17

321 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Synthèses et conclusions 5 SYNTHESES ET CONCLUSIONS 5.1 Synthèse de l estimation théorique du chenal nécessaire La largeur de chenal nécessaire a été estimée à 69 m sur le secteur amont (tronçon n 1) et à 54 m sur le secteur aval (tronçon n 2) à partir de références bibliographiques européennes. Ces valeurs atteignent la largeur du bras pour le secteur amont et présentent une faible sécurité pour le secteur aval. Le risque de collision d un convoi contre les bateaux logements est donc significatif sur l ensemble du secteur avec un secteur amont plus particulièrement exposé. Cette approche reste toutefois théorique et serait à conforter par des essais et modélisations spécifiques au site qui présente plusieurs singularités notamment des courants issus du petit bras le long de l île Saint Germain. 5.2 Synthèse de l analyse des expertises produites par Universeine Les documents produits par l association Universeine présente une analyse des conditions de navigation dans le bras de Seine. Ces expertises apportent un point de vue intéressant quant à la navigation sur ces secteurs, néanmoins : o les valeurs chiffrées annoncées ne sont pas justifiées de manière suffisante par l absence de citation de documents source ou des calculs, o certaines valeurs mentionnées dans le document Evrard sont de plus très approximatives Ces documents ne présentent pas un raisonnement suffisamment étayé d analyse des situations de crue ou de coup de vent. En conclusion, ces expertises n apportent pas d éléments suffisants pour évaluer le risque de collision d un convoi et des bateaux logements et justifier la non dangerosité du site. 5.3 Recommandations sur les risques et points à étudier en détail Pour pouvoir justifier un stationnement des bateaux logements sur le secteur du bras gauche de l île Seguin, il apparait indispensable d examiner les points suivants : note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 14 sur 17

322 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Synthèses et conclusions Prise en compte de manière quantitative et précisément chiffrée : o de l effet du vent en situation courante et exceptionnelle, o de l effet du courant aux PBEN et aux PHEN, o de l effet conjugué du vent et du courant. Egalement, il apparait indispensable d étudier plusieurs situations non courantes. o dépassement de la vitesse autorisée, o incident mécanique majeur sur le pousseur (déjà partiellement étudié par les experts d Universeine) o risque lié à une navigation au delà des PHEN. L étude de ces situations permettra d apprécier les risques de collision du convoi et des bateaux logements pour ces situations et leur acceptabilité. 5.4 Conclusion En conclusion, les expertises produites ne paraissent pas suffisantes pour justifier l ouverture au stationnement du secteur. Plusieurs cas et configurations restent à examiner en détail de manière à avoir une évaluation des risques de collision plus fine. note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 15 sur 17

323 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Annexes 6 ANNEXES bibliographie Eléments de normalisation du dimensionnement des voies navigables de classe Vb en canal, Association Internationale de Navigation, supplément au bulletin n 101, Port Autonome de Paris, Mission d étude pour le site de Billancourt, Etudes hydrauliques liées au réaménagement de l île Seguin, BCEOM, juillet Circulaire du 1er mars 1976 relative aux caractéristiques des voies navigables 50 Surlargeur dans les courbes : comparaison des essais sur le Danube et des règles néerlandaise et française Surlargeur en m Rayon de courbure en m unité lège et courant nul : norme néerlandaise unité chargée et courant nul : régles française et néerlandaise unité chargée et courant nul : essais in situ unité chargée et courant de 3km/h : essais in situ unité chargée et courant de 6 km/h : essais in situ Graphe issu de la note d observation du CETMEF du 3 janvier 2008 note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 16 sur 17

324 Bateaux logements petit bras de Seine de l île Seguin Annexes Estimation des rayons de courbures note B.doc Révisé le : 7 janvier 2008 Note d expertise PROVISOIRE Page 17 sur 17